JP2004523860A - Method and apparatus for forming a battery in an integrated circuit - Google Patents

Method and apparatus for forming a battery in an integrated circuit Download PDF

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Abstract

【課題】集積回路内に存在する小電流の電子デバイスに電圧を供給する電池を集積回路内に実現する方法と構造体を提供する。
【解決手段】本発明に係る方法は半導体ウェーハ402上に電子デバイス410の層900を形成するFEOL処理と、引き続き電子デバイス410を互いに配線して集積回路400の完全な電気回路を形成するBEOL統合とを備えている。BEOL統合は電子デバイス410の層900上に配線レベル901、・・・、900+Nから成る多層構造体450を形成する工程を含んでいる。各配線レベルは絶縁材料中に埋め込まれた導電性メタライゼーション432、434、442、444(たとえば金属めっきビア、導電性配線など)を備えている。BEOL統合中に少なくとも1つの配線レベル内に電池420を形成する。導電性メタライゼーションは電池の正端子424と負端子422を電子デバイスに導電的に接続させている。電池は電池電極と電解質の間の構造的関係および幾何学的関係に関連していくつかの異なる幾何学的形状をしている。少なくとも1つの配線レベル内に複数の電池を形成し、電子デバイスに導電的に接続することができる。複数の電池は直列または並列に接続することができる。
【選択図】図1
A method and structure for providing a battery in an integrated circuit that supplies a voltage to a low-current electronic device present in the integrated circuit.
A method according to the present invention includes a FEOL process for forming a layer of electronic devices on a semiconductor wafer and a BEOL integration for subsequently interconnecting the electronic devices to form a complete electrical circuit of the integrated circuit. And BEOL integration involves forming a multilayer structure 450 of interconnect levels 901,..., 900 + N on layer 900 of electronic device 410. Each wiring level includes conductive metallization 432, 434, 442, 444 (eg, metal plated vias, conductive wiring, etc.) embedded in an insulating material. A battery 420 is formed in at least one interconnect level during BEOL integration. The conductive metallization electrically connects the positive terminal 424 and the negative terminal 422 of the battery to the electronic device. Batteries come in a number of different geometries related to the structural and geometric relationships between the battery electrodes and the electrolyte. A plurality of cells can be formed within at least one interconnect level and conductively connected to an electronic device. A plurality of batteries can be connected in series or in parallel.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、集積回路内に存在する小電流電子デバイスに電圧を供給する電池を当該集積回路内に実現する方法と構造体に関する。
【背景技術】
【0002】
集積回路(半導体チップを含む)はバルクのシリコン基板に形成された電子デバイスと、これらの電子デバイスを導電的に(conductively)接続する金属配線パターンとを備え、電気回路を形成している。「伝導(conductive)」なる語およびその類似語は、ここでは断らないかぎり「電気的伝導(electrically conductive)」(=導電)を意味する。電子デバイスには電界効果トランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどがある。金属配線パターンには導電性配線、金属めっきビア(バイア)などがある。集積回路では、金属配線パターンは多層構造をしている。この多層構造では、各層は誘電体材料などの絶縁材料中に埋め込まれた層内金属配線パターンを備えている。所定層の層内金属配線パターンは少なくとも1つの別の層の層内金属配線パターンに導電的に接続されているとともに、電子デバイスにも導電的に接続されている。
【0003】
集積回路の電子デバイスはバイアス電圧と基準電圧を必要とする。これらは既存の電圧源すなわち標準の電圧源が供給している。既存の電圧源すなわち標準の電圧源には商取引によって容易に入手可能な電池などがある。非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を必要とする特定の集積回路用途の場合、既存の電圧源すなわち標準の電圧源は不適切である。非標準バイアス電圧または非標準基準電圧とは、標準の電圧源が供給する電圧群に含まれていない任意の電圧のことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給する方法と構造体が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は集積回路内に次に示す構成要素を備えた電気化学構造体を実現するものである。すなわち、半導体ウェーハと、前記半導体ウェーハ上に形成された電子デバイス層と、前記電子デバイス層上に形成されたN(N=1、2、3、・・・)個の配線レベルと、配線レベルI、I+1、・・・、K(I=1、2、・・・、N、K=I、I+1、・・・、N)内に形成された少なくとも1つの電池とである。ただし、前記電子デバイス層は少なくとも1つの電子デバイスを備えている。Nは少なくとも1であり、N個の配線レベルは配線レベル1、配線レベル2、・・・、配線レベルNを表わしている。N個の配線レベルは第1の導電性メタライゼーションと第2の導電性メタライゼーションを備えている。前記第1の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。前記第2の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。
【0006】
本発明は集積回路内に電気化学構造体を形成する方法を提供する。前記方法は、半導体ウェーハを準備する工程と、前記半導体ウェーハ上に電子デバイス層を形成する工程と、前記電子デバイス層上にN(N=1、2、3、・・・)個の配線レベルを形成する工程と、配線レベルI、I+1、・・・、K(I=1、2、・・・、N、K=I、I+1、・・・、N)内に少なくとも1つの電池を形成する工程とを備えている。ただし、前記電子デバイス層は少なくとも1つの電子デバイスを備えている。Nは少なくとも1であり、N個の配線レベルは配線レベル1、配線レベル2、・・・、配線レベルNを表わしている。N個の配線レベルは第1の導電性メタライゼーションと第2の導電性メタライゼーションを備えている。前記第1の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。前記第2の導電性メタライゼーションは前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに接続させている。
【0007】
本発明によれば、特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給することができる。また、本発明によれば、小電力の入力しか必要としない集積回路に電圧を供給する、余分の配線レベルや大きなサイズや大きな容積を必要とする外部電圧源を使用する必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
集積回路はとりわけFEOL(Front-End-Of-Line)処理とこれに続くBEOL(Back-End-Of-Line)統合によって製造されている。FEOL処理は半導体ウェーハ上に電子デバイス層を形成する工程から成る。これには電子デバイスを画定する補助工程(たとえばフォトリソグラフィ、熱処理、イオン打ち込み、酸化など)が含まれる。半導体ウェーハにはとりわけ埋め込み酸化層を備えた(あるいは備えない)バルク結晶シリコン・ウェーハがある。電子デバイスにはとりわけトランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどがある。BEOL統合では、電子デバイス層の表面および上方に多層構造体を形成することにより、電子デバイスを互いに導電的に接続して完全な電気回路を形成する。多層構造体の各層は絶縁材料中に埋め込んだ導電性メタライゼーション(たとえば金属めっきしたビア、導電配線など)を備えた配線レベルと考えられる。(レベル(level)とは表面が平坦なもののことである。)したがってここでは、多層構造体の1つの層を「配線レベル」と呼ぶ。各配線レベルはとりわけ次の工程群によって形成する。すなわち、先行して形成した層上に誘電体材料の層を設ける工程と、誘電体材料中にトレンチまたはビアを形成する工程と、トレンチまたはビアの中(あるいはトレンチまたはビアの側壁上)に金属を充填する工程と、誘電体材料層の露出表面を研磨(すなわち平坦化)する工程である。配線レベルを形成する結果として、各配線レベル内の導電性メタライゼーションは、別の配線レベル内の導電性メタライゼーションと導電的に接続される。そして、BEOL統合の結果として、集積回路の完成した回路群が形成される。確言すると、BEOL統合はできるかぎり、半導体ウェーハ上に(または半導体ウェーハ内に、あるいは半導体ウェーハに接続して)最初のメタライゼーションを形成する最初の工程で開始する。たとえ電子デバイス層の形成が完了していなくとも、このようにする。
【0009】
本発明は集積回路内の上述した多層構造体の配線レベルに(あるいは配線レベル上に)電池を形成する方法と構造体を提供する。本発明に係る電池はBEOL統合の間に少なくとも1つの配線レベル内に形成する。多層構造体の配線レベルを余分に形成して電池を形成しうるようにしているが、状況によっては配線レベルを余分に形成しなくとも電池を形成することができる。そのような状況とは、導電メタライゼーションがまばらにしか存在しない配線レベルの一部に電池を設ける場合である。本発明に係る電池は少なくとも1つの電子デバイスの上方に直接に形成するか、少なくとも1つの電子デバイスの上方ではあるが当該電子デバイスから横方向にずらした位置に形成する。
【0010】
図1は本発明の実施形態によるバルク半導体ウェーハ402、このバルク半導体ウェーハ402に接続された電子デバイス層900、BEOL統合中に電子デバイス層900上に形成されたN個の配線レベル、およびBEOL統合中に形成された電池420を備えた集積回路400を示す図である。N個の配線レベルは配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nとして表記してあり、電池420は配線レベル900+Jに存在する(ただし、2<J<N)。集積回路400の製造はバルク半導体ウェーハ402(たとえば埋め込み酸化層を有する〔有さない〕バルク単結晶シリコン・ウェーハ)を準備する工程で開始する。次いで、FEOL処理において、当業者に知られた任意の方法でバルク半導体ウェーハ402上に電子デバイス層900を形成する。電子デバイス層900は半導体材料(たとえばp型シリコン)の背景中に複数の電子デバイスを備えているが、集積回路全体では数百万個以上の電子デバイスを備えている。電子デバイスにはとりわけ電界効果トランジスタ、バイポーラ・トランジスタ、ダイオードなどの半導体装置がある。説明を目的として、電子デバイス層900は電界効果トランジスタ(FET)410を備えている。FET410はソース/ドレイン411、ソース/ドレイン412、チャネル413、ゲート414、ゲート絶縁膜415、および絶縁性スペーサ418を備えている。
【0011】
FEOL処理に続いてBEOL統合を行う。BEOL統合では、N個の配線レベル(N≧1)を形成する。また、絶縁材料(たとえば誘電体材料)中に埋め込む導電性メタライゼーションを形成する工程も含まれる。導電性メタライゼーションには導電性配線、金属めっきビアなどがある。導電性メタライゼーションは電子デバイス層900上の電子デバイス群を導電的に接続するように機能する。導電性メタライゼーションを表わす符号432は配線レベル901、・・・、900+J中の導電性メタライゼーションを表わしており、各配線レベル内のあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を含んでいる。導電性メタライゼーションを表わす符号434は配線レベル901、・・・、900+J中の導電性メタライゼーションを表しており、各配線レベル内のあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を含んでいる。電気導体442は一種の導電性メタライゼーションであり、配線レベル900+J−1中の導電性プレート、導電性プラグ、または同様の導電性閉塞空間を表わしている。電気導体444も一種の導電性メタライゼーションであり、配線レベル900+J+1中の導電性プレート、導電性プラグ、または同様の導電性閉塞空間を表わしている。図示してないが、配線レベル900+J+2、・・・、900+Nもあらゆる種類の導電性メタライゼーション(たとえば導電性配線、金属めっきビアなど)を備えている。
【0012】
当業者に知られている任意の方法を用いて、電子デバイス層900上に配線レベル901を形成し、配線レベル900+I−1上に配線レベル900+Iを形成する(ただしI=2、3、・・・、N)。N個の配線レベルの各々はとりわけ次の工程群によって形成する。すなわち、先行して形成した配線レベル上に(あるいは配線レベル901を形成する場合には電子デバイス層900上に)誘電体材料の層を設ける工程と、誘電体材料中にトレンチまたはビアを形成する工程と、トレンチまたはビアの中(あるいはトレンチまたはビアの側壁)に金属(たとえば銅)を充填する工程と、形成した配線レベルの露出表面を研磨(すなわち平坦化)する工程である。配線レベルを形成する工程によって、各配線レベルが別の配線レベルに、FEOL処理中に形成された少なくとも1つの電子デバイスに、および/または、集積回路400の外部にある少なくとも1つの電子構造体または電気装置に導電的に接続される。(「Aおよび/またはB」は「AおよびB、A、またはB」を表わす。)以上のようにして、集積回路400の完全な回路が形成される。
【0013】
図2〜図7に付随する電池38、図8〜図13に付随する電池39、または図13に付随する電池170を形成する場合に後述するように、電池420はJ番目の配線レベル中に形成する。電池420はJ番目の配線レベルに関係して通常実行される別のプロセス(たとえばフォトリソグラフィを用いたビアの形成、ダマシン・プロセスによるメタライゼーションの付加など)と並行して形成する。電池420には導体442に導電的に接続された負端子422がある。電池420には導体444に導電的に接続された正端子424がある。電池420はFET410に次の導電経路によって電圧を供給する。すなわち、正端子424−導体444−導電性メタライゼーション434−FET410のソース/ドレイン412から成る導電経路と、負端子422−導体442−導電性メタライゼーション432−FET410のソース/ドレイン411から成る導電経路とである。上述したように、電池420はJ番目の配線レベルに存在する。ただし、Jは1≦J≦Nの範囲の任意の正整数を表わす。したがって、電池420は集積回路400中の任意の配線レベルに形成することができる。あるいは、電池420は配線レベル900+Nの表面448に形成することもできる。一般に、電池420は配線レベル900+Iから900+K(Iは値1、2、・・・、Nのうちの任意の値であり、KはI、I+1、・・・、Nのうちの任意の値である)までの範囲の配線レベルに存在しうる。また一般に、電池420は単一の電池、後述する図15〜17に例示するように直列接続された複数個の電池、または後述する図18に例示するように並列接続された複数個の電池を表わしている。
【0014】
図1に示す配線レベル構成は特定の例であり、多くの別の配線レベル構成が可能である。たとえば、図1の電池420は単一の配線レベル900+Jに設けられているが、電池420は複数の配線レベルに存在してもよい。具体的には、図14の電池170は後述するように、第1の導電層172(これは電極である)、電解質174、および第2の導電層176(これも電極てある)を備えているが、各々は異なる配線レベルに存在している。あるいは、第1の導電層172、電解質174、および第2の導電層176は単一の配線レベルに存在していてもよい。同様に、導電性メタライゼーションは必要な配線レベルに設けることができる。上述した形態の配線レベルは説明と記述を目的としたものである。したがって、本発明はここに開示した精密な形で尽きているわけではないし、それに限定されもしない。多くの変更と変形が可能である。当業者に明らかなような変更は特許請求の範囲で定義されている本発明の範囲内である。
【0015】
配線レベルの表現法上の制限をここにまとめておく。すなわち、電池また電池の一部(たとえば電池の電極)を含む配線レベルは電池の物理的範囲を符号450の方向に超えることはできない。したがって、図1において、単一の配線レベルは電池420と導体442の双方を含むことはできない。なぜなら、導体442は電池420の物理的範囲を超えている、すなわち導体442は電池420の正端子424と負端子422との間のスペースを占めていないからである。これに対して、電池420の正端子424と負端子422との間に複数配線レベルを定義することができる。なぜなら、そのような複数配線レベルの各配線レベルは電池420の物理的範囲を超えないからである。また、複数配線レベル内に電池を設けることができる点に留意されたい。たとえば、2配線レベル内に電池を設けることができる。この結果、2配線レベルの第1の配線レベルに電池の第1の電極を設け、2配線レベルの第2の配線レベルに電池の電解質と第2の電極を設けることができる。以上説明した配線レベルに関する表現法上の制限は、導電性メタライゼーションの配置と電池の配置との間の関係に対する本発明の特徴を明確にするのに役立つ。
【0016】
電池420が設けられている配線レベル900+J(あるいは配線レベル900+J内の複数配線レベル〔このように定義されている場合〕)には、導体444と導体442の双方を配置することができない。しかし、電池420は90度(すなわち符号450の方向から符号451の方向へ)回転させることができる。このような回転の結果、電池420の正端子と負端子を図19に示すように位置させることができる。すなわち、電池420の正端子と負端子に接続した導体(たとえば導体444と導体442)が電池420が設けられているのと同じ配線レベル900+J(あるいは配線レベル900+J内の同じ複数配線レベル〔このように定義されている場合〕)に位置している。まとめとして、電池420が設けられている場所に対する導体444と導体442の配置について2つの可能性が本発明の範囲に含まれる。第1の可能性は、導体444と導体442の双方を電池420が設けられている配線レベルまたは複数配線レベルの外に配置するものである。第2の可能性は、導体444と導体442の双方を電池420が設けられている配線レベルまたは複数配線レベルの内に配置するものである。
【0017】
ここで、図20(a)、図20(b)、図20(c)、および図21に示すように、電池の幾何学的形状をいくつか提示しておく。ここで提示する電池の幾何学的形状にはU型電池、拡張部付きU型電池、およびS型電池がある。
【0018】
図20(a)は本発明の実施形態による、U型電池の電解質600を示す図である。電解質600は(断面が)「U」字形状をしており、ベース602、アーム604、およびアーム606を備えている。ベース602、アーム604、およびアーム606は一体となって空洞610を画定している。
【0019】
図20(b)は本発明の実施形態による、図20(a)の電解質600を備えたU型電池650を示す図である。空洞610は部分的にあるいは完全に導電材料で充填されて空洞電極620を形成している。電解質600のベース602の一部には、導電材料を有するベース電極622が接触している。一般に、U型電池650の電解質600は正確に「U」字形である必要はないが、ベース、2個のアーム、および空洞を備えている必要がある。この結果、空洞を部分的にあるいは完全に導電材料で充填すると、結果として得られる空洞電極の導電材料はベースと2個のアームに接触することになる。
【0020】
図20(c)は図20(b)のU型電池650に拡張部624、626を付加した拡張部付きU型電池670を示す図である。拡張部624、626は各々、ベース電極622の導電材料を含んでおり、電解質600のアーム604、606の一部にそれぞれ接触している必要がある。拡張部624、626が両方ともある場合、電池670は二重拡張部付きU型電池である。拡張部624、626のどちらか一方しかない場合(両方共ないのは不可)、電池670は単一拡張部付きU型電池である。
【0021】
図21は本発明の実施形態によるS型電池680を示す図である。S型電池680は2つの電極682と686の間に挟まれた電解質684を備えている。S型電池の特徴は2つの電極の間に挟まれた電解質が成層構造をしている(すなわち層化構造をしている)点である。
【0022】
本発明の電池によれば、非標準バイアス電圧または非標準基準電圧を必要とする特定用途用に外部の電圧源を使用する必要がなくなる。また、本発明の電池によれば、小電力入力を必要とする集積回路に電圧または電流をそれぞれ供給する外部電圧源または外部電流源(このような外部電圧源または外部電流源は望みのものよりも多くの配線レベル、大きな寸法、大きな占有体積を必要とする)を使用する必要がなくなる。たとえば、本発明の電池は生物医学用途に使うのが有利である。というのは、生物医学用途では、人体に挿入するカテーテルにセンサを取り付けているが、このセンサは当該センサの集積回路に電力を供給する電池を当該集積回路に備えているからである。別の例として、本発明の電池はディスク駆動装置のヘッドの小電力集積回路内に形成することができる。そうすれば、本発明の電池はディスク駆動装置のヘッドが必要とする電力を供給するとともに定期的に再充電を受けることもできる。また、BEOL統合の間に電池が受ける熱サイクルをFEOL処理と比べて低減することができる。なぜなら、本発明の電池がBEOL統合の間にさらされる温度はFEOL処理と比べて低いからである。本発明の電池はとりわけ反応性の高いリチウムまたはリチウム化酸化バナジウム(Li825)を含んでいるから、熱サイクルの低減は好都合である。
【0023】
図2〜7は本発明の実施形態による、集積回路(たとえば図1とともに上述した集積回路400)内で使用する電池をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0024】
図2は第1の電気化学基板1の前方断面図である。第1の電気化学基板1はSiO2 など任意の誘電体材料を含む基板2と、基板2内に設けられた第1の導電層8とを備えている。第1の導電層8は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイヤー(Beyer)の米国特許第5965459号(1999年)に記載されているダマシン手順を用いて形成する。基板2は配線レベル(たとえば図1の集積回路400に関連して上述した配線レベル901、902、・・・、900+Nの任意のもの)の一部を表わしている。まず、基板2を電子デバイス層900の表面、または図1に関連して上述した配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nのうちの1つのものの表面に当業者に知られた任意の方法を用いて堆積する。
【0025】
次いで、基板2を当業者に知られた任意の方法、たとえばとりわけフォトリソグラフィ法でパターニングしエッチングする。この結果、浅い第1のトレンチ3が形成される。第1のトレンチ3の符号5の方向における幅は約0.3μm(すなわちミクロン)〜約5μmであり、高さは約0.3μm〜約5μmである。次いで、第1のトレンチ3を第1の導電材料で充填したのち、たとえばCMP(chemical mechanical polishing)によって研磨して余分の第1の導電材料を除去するとともに処理した基板2の表面4を平坦化する。第1のトレンチ3を第1の導電材料で充填すると、第1の導電層8が形成される。第1の導電層8の形成には、ベイツ(Bates)らの米国特許第5338625号(1994ねん)に記載されているバナジウムの反応性スパッタリング、または当業者に知られた任意の方法を用いる。第1の導電材料がV25 である場合、第1の導電材料は電解質セルのカソードとして機能する。第1の導電材料がLi825 である場合、第1の導電材料は電解質セルのアノードとして機能する。電気化学基板1に由来する電解質セルが図5において後に示す電池38である。
【0026】
図3(a)は図2の平坦化した基板2上にエッチ・ストップ層9(たとえばシリコン窒化層)を形成し、エッチ・ストップ層9上に第1のレベ間ル誘電体(ILD)層10を形成したのちの図である。エッチ・ストップ層9と第1のILD層10は当業者に知られた任意の方法で形成することができる。エッチ・ストップ層9はエッチングに対する障壁層として機能するとともに、引き続いて行うパターニング工程、ウエット・エッチング工程、または平坦化工程(これらは図5に関連して後述する)において残存イオンが基板2中に化学的に拡散するのを防止する。エッチ・ストップ層9の厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層9のエッチ・ストップ機能が不要の場合には、エッチ・ストップ層9を省略してもよい。第1のレベル間誘電体(ILD)層10の厚さは約0.285μm〜約4.7μmである。
【0027】
次いで、当業者に知られた任意の方法(たとえば次に示す2工程)で、第1のILD層10中に第2のトレンチ13を形成する。すなわち、第1の工程では、当業者に知られた任意の適切なフォトリソグラフィ法を用いて、第1のILD層10をパターニングしエッチングする。このパターニングとエッチングによって、第1のILD層10の一部が除去され、エッチ・ストップ層9上に第1のILD層10の一部が残される。第2の工程では、エッチ・ストップ層9の第1の部分18をパターニングしエッチングして、エッチ・ストップ層9の第1の部分18を除去する。これにより、第1の導電層8の第1の部分17上にエッチ・ストップ層9の第2の部分15が残り、第1の導電層8の第2の部分11が露出される。
【0028】
第2のトレンチ13の断面が矩形である場合、第2のトレンチには第1の壁32、第2の壁34、および底壁がある。ただし、底壁は第1の導電層8の露出した第2の部分11の表面36とほぼ同一の平面を形成している。あるいは、第2のトレンチ13の断面は円形でもよい。
【0029】
図3(b)は図3(a)の代替物であり、図3(a)のエッチ・ストップ層9を拡散障壁膜14で置換したものである。拡散障壁膜14は第2のILD層10の表面上、第2のトレンチ13の第1の壁32および第2の壁34の上、および第1の導電層8の表面36上に設ける。拡散障壁膜14は当業者に知られた任意の方法で堆積することができる。拡散障壁膜14は拡散障壁膜として機能し、不純物がバルク半導体ウェーハ(たとえば図1のバルク半導体ウェーハ402)中およびバルク半導体ウェーハの直上の電子デバイス層(たとえば図1の層900)中に漏れるのを防止する。このような不純物はとりわけ電気化学基板1中の電池の電解質に由来する。図1を例にすると、不純物は電池420の電解質−導体442−導電性メタライゼーション432−FET410のゲート414の順に漏れて浸透する。別の例としては、不純物は電池420の電解質−導体444−導電性メタライゼーション434−FET410のソース/ドレイン412の順に漏れて浸透する。拡散障壁膜14の材料は第1の導電層8を電解質層41(図4、図5に関連して後述するように引き続いて形成する電解質層41)から絶縁しないように導電材料を用いる必要がある。あるいは、拡散障壁膜14の底部16をRIE(reactive ion etching) で除去する場合には、拡散障壁膜14に導電材料を用いる必要はない(RIEでは第1の導電層8は電解質層41から電気的に絶縁されない)。拡散障壁として効果的に機能するために、拡散障壁膜14の厚さを当該拡散障壁膜14の材料で決まる最小の値にする必要がある。いくつかの材料に代表的な最小厚さは約5nmである。(後述する)図4〜図7には図3(a)のエッチ・ストップ層9が示されているが、図4〜図7でもこのエッチ・ストップ層9の代わりに図3(b)の拡散障壁層14を用いてもよい。同様に、(後述する)図8〜図18には図3(a)のエッチ・ストップ層9と類似のエッチ・ストップ層89(特に図9を参照)が示されているが、図8〜図18でもエッチ・ストップ層89の代わりに拡散障壁層(たとえば図3(b)の拡散障壁層14)を用いてもよい。
【0030】
図4は図3(a)の第1のILD層10の残存部分12上、第2のトレンチの第1の壁32上、第2のトレンチの第2の壁34上、および第1の導電層8の第2の部分11の表面36上に電解質層41を形成し、電解質層41中に第3のトレンチ44が得られた状態を示す図である。第3のトレンチ44はとりわけ符号6で示す方向と垂直な平面での断面が矩形または円形である。電解質層41は第1のILD層10上の第1の部分48と第1のILD層10中の第2の部分42とから成る。電解質層41は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイツらの米国特許第5338625号(1994年)に記載された方法で形成することができる。ベイツらによれば、リチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)または同様の材料などの電解質材料を、N2 雰囲気中でLi3 PO4 のRFマグネトロン・スパッタリングなどの知られた方法で約0.11μm〜約1.8μmの均一な厚さになるように下地形状に忠実に堆積する。次いで、電解質層41上に第2の導電層49を下地形状に忠実に形成する。第2の導電層49は電解質層41の第1の部分48の上方の第1の部分50と電解質層41の第2の部分42中の第2の部分53とから成る。第2の導電層49は第2の導電材料、たとえば金属リチウムまたはリチウム化酸化バナジウム(Li825)を含んでいる。この結果、第3のトレンチ44は第2の導電材料で充填される。ここでも先ほどと同様に、ベイツらの米国特許第5338625号に記載された方法で、リチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)の膜の上に金属リチウムの膜を堆積する。
【0031】
図5はたとえばCMPなど当業者に知られた任意の方法を用いて図4の第2の導電層49の第1の部分50と電解質層41の第1の部分48を除去して構造体1の表面57を平坦化した図である。図5に示す例では、構造体1の平坦化によって、導電金属のプラグすなわちコンタクト46(以前は図3(a)の第2の導電層49の第2の部分53)が形成される。コンタクト46の(符号6の方向の)高さは約0.225μm〜約3.8μmであり、(符号5の方向の)幅は約0.08μm〜約1.4μmである。電解質層41(すなわち図4に示す第2の部分42)によって、導電金属のプラグすなわちコンタクト46の第2の導電材料と第1の導電層8の第2の部分11とは分離されている。
【0032】
図5に示す構造体1は電解質セルすなわち電池38を備えている。電池38において、第1の導電層8と第1の導電プラグすなわちコンタクト46は電極であり、電解質層41はリチウム・イオンその他のアルカリ金属イオンが電池38のアノードから電池38のカソードへ移動する際に依拠する媒質を提供している。たとえば、電池38において、導電プラグすなわちコンタクト46が金属リチウムまたはLi825 などの第2の導電材料に由来するからアノードであり、第1の導電層8がV25 などの第1の導電材料に由来するからカソードである場合、電池の放電サイクルの間、リチウム・イオンは導電プラグすなわちコンタクト46から第1の導電層8へ移動する。これとは逆に、電池38において、第1の導電層8が金属リチウムまたはLi825 などの第1の導電材料に由来するからアノードであり、導電プラグすなわちコンタクト46がV25 などの第2の導電材料に由来するからカソードである場合、電池の放電サイクルの間、リチウム・イオンは第1の導電層8から導電プラグすなわちコンタクト46へ移動する。
【0033】
電極8と46が薄膜リチウム電池の電極である場合には、電極8と46はリー(Lee)らが記載しているような材料から成る。その場合、カソードはV25 、電解質はリチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)、アノードはLi825 である。「可撓性Al基板上に形成した全固体ロッキングチェア(揺り椅子)型リチウム電池」(エレクトロケミカル・アンド・ソリッド・ステート・レターズ第2巻第9号第425〜427頁(1999年))("All-Solid-State Rocking Chair Lithium Battery on a Flexible Al Substrate", Electrochemical and Solid-State Letters, 2(9) 425-427 (1999))参照。ベイツの米国特許第5567210号(1996年)には、表面積対リチウム/Lipon /V25 電池の出力に関係する性能特性が記載されている。ベイツは、非晶質LiMn24 カソードは単結晶LiCoO2 よりも低い放電速度を実現できる、そして室温での電池製造を必要とする用途には非晶質LiMn24 カソードを推奨する、と述べている。ジョン・B・ベイツの資料、v1−5/1/98、URL「http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html 」(John B. Bates' Material, v1-5/1/98, url "http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html" )参照。また、パーク(Park)らの「リチウム・マンガン酸化物を用いた全固体リチウム薄膜再充電可能電池」(エレクトロケミカル・アンド・ソリッド・ステート・レターズ第2巻第2号(1999年2月)第58〜59頁)(Park et al., "All-Solid-State Lithium Thin-Film Rechargeable Battery With Lithium Manganese Oxide", Electrochemical and Solid-State Letters, 2(2) Feb. (1999) 58-59)も参照(Li/Lipon /LiMn24 から成る薄膜電池が記載されており、「4.0[ボルト]Vのほぼ一定のポテンシャル、良好なクーロン効率、および高電流密度に耐える能力を有する。メタライゼーションによって平面微細電池を直列に接続した。」パークらは直列接続した8個の電池から約32ボルト(V)の高電圧を得ることができたと述べている)。黒川らの米国特許第5308720号(1994年)には、「リチウムを可逆的に吸蔵・解放する材料」から成るアノード、「非水性電解質、およびリチウム、ニッケル、および酸素を含む複合酸化物を有する正電極」を備えた非水性電池が開示されている。別の電解質セルはM/PbSnI4 /(AgI,Ag)から成る。ただし、MはカソードでありSnまたはPbから成り、PbSnI4 は電解質であり、AgIとAgはアノードである。T.A.クク(Kuku)の「真空堆積したPbSnI4 薄膜に関するイオン輸送の研究」(シン・ソリッド・フィルム第340巻第1号第292〜296頁(1999年)(T. A. Kuku, "Ion Transport Studies on Vacum Deposited PbSnI4 Thin Films", Thin Solid Films, 340(1) 292-296 (1999) )参照。グレガー(Gregor)は銀(Ag)カソード、酸化銀(Ag2 O)電解質、および銅(Cu)から成り、基板上に形成された電界効果トランジスタにバイアス・ポテンシャルを供給する微細素子として好適な薄膜電池の形成を提案した。「薄膜電圧源」IBMテクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、1964年11月、第433頁("Thin Film Voltage Source", IBM Technical Disclosure Bulletin, Nov. 1964 p.433)参照。また、電解質セルは水中で水酸化カリウムを用いることによりAg/Zn電池から構成することもできる。
【0034】
図6は図5の導電性金属プラグすなわちコンタクト46に至る経路を形成したあとの図である。上記経路は相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72から成る。導電性金属プラグすなわちコンタクト46に至る経路は当業者に知られた手法、たとえば「デュアル・ダマシン」手法を用いて形成することができる。たとえば、クローニン(Cronin)らの米国特許第5759911号(1998年)には、2枚のマスクを用いてパターニングした導電線群を同時に形成する「デュアル・ダマシン」手法が記載されている。そこでは、集積回路において絶縁層を通過し下に形成されたメタライゼーションに至るスタッド・ビア接続をBEOL統合中に形成している。また、デュアル・ダマシン手法を記載したクローニンの米国特許第5960254号(1999年)も参照。さらに、デュアル・ダマシン手法を記載したチョウ(Chow)らの米国特許第4789648号(1988年)も参照。本発明ではデュアル・ダマシン手法を用いる準備として、まず平坦化した表面57上に第2のILD層58を形成する。第2のILD層58は厚さが約0.15μm〜約2.5μmであり、レベル間誘電体材料たとえばとりわけスパッタリングした石英から成る。次いで、コンタクト・ホールすなわちビア72をフォトリソグラフィ法を用いて画定する。このフォトリソグラフィは当業者に知られた方法によって第2のILD層58上にフォトレジストから成る第1のマスク層63を形成することによって行う。位置合わせを容易にするために、たとえばクローニンらの米国特許第5759911号に記載されているような標準の位置合わせ手段を用いる。次いで、第2のILD層58上または第1のマスク層63上にエッチ・ストップ層(図示せず)を堆積してもよい。次いで、第2のILD層58および第1のマスク層63の上に、レベル間誘電体材料たとえばとりわけスパッタリングしたガラスなどから成る第3のILD層60を形成する。
【0035】
次いで、第3のILD層60を「デュアル・ダマシン」手法で必要な第2のマスクを用いてパターニングし、当業者に知られたパターニングとエッチングに適切な方法を用いてエッチングする。第3のILD層60の一部を除去し残存部分62を残した結果、第3のILD層60中に第1のマスク層63に至る相互接続ビア65が形成される。さらに、第1のマスク層63によるエッチングから保護されていない、第2のILD層58の部分を除去し第2のILD層58の残存部分55を残すことにより、第2のILD層58中にコンタクト・ホールすなわちビア72を形成する。
【0036】
図7は図6の相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72を第3の導電材料で充填することにより第2の導電性プラグすなわちコンタクト85を形成したあとの図である。第3の導電材料には任意の導電材料とりわけCu、W、Al、TiN、Taまたは類似の材料がある。余分の第3の導電材料は当業者に知られたエッチングまたはCMPによって除去する。この結果、電気化学構造体1の平坦化した表面82が得られる。この平坦化によって、第3のILD層60および第2の導電性プラグすなわちコンタクト85の表面82が得られる。第2の導電性プラグすなわちコンタクト85の表面82は表面82から第1の導電性プラグすなわちコンタクト46まで伸びている。
【0037】
相互接続ビア65とコンタクト・ビア72の断面が矩形である場合、表面82から第1の導電性プラグすなわちコンタクト46までの符号6の方向の高さは約0.2μm〜約3.7μmであり、コンタクト・ホールすなわちビア72(図6参照)の符号5の方向の幅は約0.7μm〜約1.2μmであり、相互接続ビア65(図6参照)の符号5の方向の幅は約0.17μm〜約2.9μmである。
【0038】
第2のILD層58と第3のILD層60は組み合わされて複合ILD層を形成している。一般に、複合ILD層は少なくとも1つの積層されたILD層を含んでいる。同様に、相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72(図6参照)は組み合わされて複合トレンチを形成している。一般に、複合トレンチは少なくとも1つの連続的に積層されたトレンチを、連続するトレンチが部分的にあるいは完全にオーバーラップするように含んでいる。たとえば、相互接続ビア65とコンタクト・ホールすなわちビア72はインタフェース64でオーバーラップしているトレンチ群である(図6参照)。
【0039】
図7の電池38は図20(a)と図20(b)に関連して上述したU型電池の一例である。
【0040】
図7の電気化学構造体1を図1の集積回路400に関係付けると、電池38は配線レベル900+Jに存在し、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は電池38の導電性プラグを電池38が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、第2の導電性プラグすなわちコンタクト85は、上述したように図1の導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している、図1の導体444に類似している。
【0041】
図8〜図13は本発明の実施形態により、集積回路(たとえば図1に関連して上述した集積回路400)中で使用するあるいは集積回路上で使用する電池をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0042】
図8は絶縁材料75と第1の導電性プレート88を含む絶縁層84から成る電気化学構造体71の前方断面図である。絶縁層84は配線レベル(たとえば図1の集積回路400に関連して上述した配線レベル901、・・・、900+Nのうちの任意のもの)を表わしている。配線レベルは誘電体材料中に埋め込んだ導電性メタライゼーションを備えている。絶縁材料にはSiO2 など任意の誘電体材料がある。
【0043】
絶縁層84は通常、電子デバイス層900上、あるいは上述した図1の配線レベル901、・・・、900+J、・・・、900+Nのうちの1つの上に、当業者に知られた任意の方法を用いて形成する。たとえば、絶縁層84を形成するのにCVD(chemical vapor deposition)または同様の手法を用いることができる。絶縁材料75には平坦化したSiO2 、ガラス材料(たとえばリフローしたPSG(phosphosilicate glass))、SiO2 と窒化シリコンとの混合物、または高分子(たとえばポリイミド)などの絶縁材料がある。絶縁材料75が窒化シリコン(すなわちSi34)、プラスチック、または同様の材料から成る場合、Si34 やプラスチックなどはさらにイオン障壁として機能し、処理後に残留する残留イオンが下にある集積回路チップたとえば電子デバイス層900を汚染するのを防止する。これにより、下にある集積回路の回路が機能障害を起こすのを防止することができる。残留イオンにはとりわけアルカリ金属イオンたとえばリチウム・イオンやナトリウム・イオン、または塩化物イオンなどがある。処理にはとりわけ絶縁層84の表面82のウエット化学エッチングとCMPがある。
【0044】
第1の導電性プレート88は当業者に知られた任意の方法、たとえばベイヤー(Beyer)の米国特許第5965459号に記載されているダマシン手順を用いて形成する。第1の導電性プレート88の(符号83の方向の)幅は約0.3μm〜約5μmであり、第1の導電性プレート88の(符号81の方向の)高さは約0.3μm〜約5μmである。
【0045】
図9は図8の絶縁層84上にエッチ・ストップ層89を形成したのち、エッチ・ストップ層89上にレベル間誘電体(ILD)層90を順次形成したあとの図である。エッチ・ストップ層89にはとりわけ窒化シリコンを用い、当業者に知られた任意の方法たとえばCVDを用いて形成する。エッチ・ストップ層89はエッチングに対する障壁として機能し、図13に関連して後述する引き続いて行うパターニング工程または平坦化工程に由来する残留イオンが絶縁層84に拡散するのを防止する。エッチ・ストップ層89は窒化シリコンまたはアルミナなどの材料で形成することができる。エッチ・ストップ層89の(符号81の方向の)厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層9の厚さは約0.015μm〜約0.3μmである。エッチ・ストップ層89のエッチ・ストップ機能が不要である場合には、エッチ・ストップ層89を省略してもよい。ILD層90はエッチ・ストップ層89上に、たとえばスパッタリングした石英または酸化物などの材料を含むレベル間誘電体材料で形成する。ILD層90の(符号81の方向の)厚さは約0.285μm〜約4.7μmである。次いで、第2のトレンチ13を形成する図3(a)に関連して上述したのと同じ手順を用いて、ILD層90上に第1のトレンチ93を形成する。
【0046】
図10は図9のILD層90上、第1のトレンチ(図9参照)の第1の壁102上、第1の導電性プレート88上、および第1のトレンチ(図9参照)の第2の壁上に第1の導電層110を下地形状に忠実に約0.08μm〜約1.3μmの均一な厚さに堆積したあとの図である。第1の導電層110を堆積した結果、第1の導電層110内に第2のトレンチ115が形成されている。第1の導電層110は図5に示す電池38の電極を形成する際に用いるのに適切な任意の導電材料で形成することができる。
【0047】
図11は図10の第2のトレンチ115の第1の壁122上、第2の壁124上、および底面125上に電解質層121をたとえば約0.08μm〜約1.3μmの均一の厚さに下地形状に忠実に堆積したあとの図である。電解質層121を堆積した結果、電解質層121内に第3のトレンチ123が形成されている。電解質層121は公知の方法、たとえばベイツらの米国特許第5338625号(1994年)に記載されN2 雰囲気中でLi3 PO4 をRFマグネトロン・スパッタリングする方法を用いて形成することができる。電解質層121はリチウム・リン・オキシナイトライド(Lipon)または同様の材料などの電解質材料で形成する。
【0048】
図12は図11の第3のトレンチ123を第2の導電材料で充填したあとの図である。この充填は電解質層121上に第2の導電層135を堆積することにより行う。
【0049】
図13は図12の第2の導電層135、電解質層121、および第1の導電層110の部分を平坦化によって除去したあとの図である。この平坦化は図5に示す構造体1の平坦化に関連して上述したように、当業者に知られた任意の方法たとえばCMPなどを用いて行うことができる。この平坦化によって、導電性コンタクト165に加え、第2の導電層135の残留部分152、電解質層121の残留部分、および第1の導電層110の残留部分が残される。図13は第1の導電層110の残留部分と第2の導電層135の残留部分152とを電極(それぞれアノードとカソード、またはカソードとアノード)として備え、さらに電解質層121の残留部分を電解質として備えている。導電性コンタクト165は第2の導電層135の残留部分152と導電的に接触している(図12参照)。導電性コンタクト165の(符号81の方向の)高さは約0.15μm〜約2.5μmであり、(符号83の方向の)幅は約0.04μm〜約0.7μmである。
第2の導電層135の残留部分152の(符号81の方向の)高さは約0.15μm〜約2.5μmであり、(符号83の方向の)幅は約0.1μm〜約1.7μmである。
【0050】
電池39は図20(c)に関連して上述した二重拡張部付きU型電池の一例である。第1の導電層110を形成する図10の工程を変更して第1の導電層110が第1の壁102または第2の壁に形成されるのを防止すれば、電池39は図20(c)に関連して上述した単一拡張部付きU型電池の一例になる。
【0051】
電池39はその電解質層121が「U」字形状をしているから、U字形状電解質を備えた電池の一例である。また、U字形状電解質121は符号81の方向に伸びた「アーム」117と118を備えている。1つの電極すなわち第1の導電層110がアーム117、118に接触している。したがって、電池39は電極アーム・コンタクトを有しU字形状電解質を備えた電池であると考えられる。
【0052】
図13の電気化学構造体71を図1の集積回路に関係付けると、電池39は配線レベル900+Jに存在し、第1の導電性プラグ88は配線レベル900+J−1に存在する。したがって、導電性コンタクト165は電池39の導電性接続を、電池39が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルにまで伸ばしている。たとえば、導電性コンタクト165は導電性メタライゼーション434を経由してFET410のソース/ドレイン412に電気的に接続しているように上述した、図1の導体444に類似している。同様に、導電性プレート68は導電性メタライゼーション432を経由してFET410のゲート414に電気的に接続している、図1の導体442に類似している。
【0053】
図14は本発明の実施形態による、集積回路(たとえば図1に関連して上述した集積回路400)内または集積回路上で使用する、電気化学構造体181から成る電池170をBEOL統合中に形成する装置と方法を示す図である。
【0054】
電気化学構造体181は第1の絶縁層171と第2の絶縁層180との間に設けられた平面状の電池170を備えている。第1の絶縁層171は平面状の電池170の第1の電極として機能する第1の導電層172に電気的に接続された第1の導電性プレート173を備えている。第2の絶縁層180は平面状の電池170の第2の電極として機能する第2の導電層176に電気的に接続された第1の導電性プレート182を備えている。
【0055】
第1の導電性プレート173は当業者に知られた任意の方法で第1の絶縁層171中に形成することができるが、たとえば次に示す3工程によって形成する。第1の工程では、上述した図1の電子デバイス層900上、または配線レベル901、・・・、900+N−1上に、当業者に知られた任意の方法を用いて第1の絶縁層171を堆積する。第2の工程では、第1の絶縁層171の第1の部分をたとえばRIEで除去して第1の絶縁層171の第2の部分177を残す。この結果、第1のトレンチ178が形成される。第3の工程では、第1のトレンチに導電性金属を充填して第1の導電性プレート173を形成する。第2の絶縁層180中の第2の導電性プレート182は第1の導電性プレート173を形成した方法と同様の方法で形成することができる。これには第2のトレンチ179の形成も含まれる。第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成する。第1の導電性プレート173または第2の導電性プレート182が銅を含んでいる場合、第1の導電性プレート173または第2の導電性プレート182はそれぞれトレンチ178または179内へのダマシン銅めっきによって形成することができる。
【0056】
平面状の電池170は第1の絶縁層171上に第1の導電層172を、第1の導電層172上に電解質層174を、電解質層174上に第2の導電層176を順次堆積することにより形成することができる。第1の導電層172と第2の導電層176はアノードまたはカソードとしての機能によって決まる適切な材料で形成することができる。電解質層174はLiponまたはそれと等価の材料で形成することができる。第1の導電層172と第2の導電層176の(符号81の方向の)厚さは約0.1μm〜約1.3μmである。電解質層174の(符号81の方向の)厚さは約0.04μm〜約0.7μmである。
【0057】
平面状の電池170は既存のパターニングとエッチング、たとえば当業者に知られたRIEを用いて電池170を所望の特徴たとえば形状に最適化し、平面状の電池170が平面状の電池170を備えた集積回路内またはその表面に適合しうるように形成する。ベイツの米国特許第5567210号には、リチウム/Lipon/V25 電池の表面積と出力に関係する性能特性が記載されている。また、電池170の形状を最適化することにより、平電池170の出力電力を用途の要件に適合させることができる。電池170の材料(すなわち第1の導電層172、電解質層174、および第2の導電層174の各材料)によって当該電池170の出力電圧が制御される(たとえばバイアス電圧または基準電圧として約1〜約5ボルトの電圧が供給される)。
【0058】
ILD層180はレベル間誘電体材料たとえばスパッタリングした石英を第2の導電層176上に堆積して形成することができる。ILD層180の(符号81の方向の)厚さは約0.3μm〜約5μmである。第1の絶縁層171の表面311と第2の絶縁層180の表面312の形成は、当業者に知られた任意の方法たとえば上述したCMPを用いて行うことができる。
【0059】
電池170は図21に関連して上述したS型電池の一例である。
【0060】
図14の電気化学構造体181を図1の集積回路400に関係付けると、電池170は配線レベル900+Jに存在し、第1の導電層173は配線レベル900+J−1に存在し、第2の導電層182は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182は電池170の導電性接続を、電池170が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、第1の導電性プレート173と第2の導電性プレート182はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0061】
図15〜図17は本発明の実施形態による、直列接続した電池群の前方断面図である。図15の構造体186、図16の構造体207、および図17の構造体208は直列に導電的に接続された電池群の異なる構成である。図15〜図17の電池群は集積回路の形成中に行うBEOL統合工程中に形成する。
【0062】
図15は集積回路において絶縁物187中に埋め込まれた電池188と電池189を備えた電気化学構造体186の前方断面図である。電池188と電池189は電池188の負端子が電池189の正端子に導電性相互接続196、198、200によって電気的に接続されるように、直列に接続されている。導電性相互接続196、198、200はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成することができる。電池188と電池189は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。導電性プレート194は電池188の正端子に導電的に接触しており、導電性プレート202は電池189の負端子に導電的に接触している。
【0063】
図15の電気化学構造体186を図1の集積回路400に関係付けると、電池188、電池189、および導電性相互接続198は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート202と導電性相互接続196は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート194と導電性相互接続200は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート202と導電性プレート194は直列接続された電池188、189の導電性接続を、直列接続された電池188、189が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続されたたの配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート202と導電性プレート194はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0064】
図15には3つの配線レベルがある。直列接続された電池188と189は同じ配線レベルにあるけれども、たとえばとりわけ少なくとも1つの導電性相互接続を(導電性相互接続198と同様に)使用して電池188または電池189を図示した配線レベルの下または上の配線レベルに移動させることにより、直列接続された電池188と189を異なる配線レベルに再配置することもできる。
【0065】
図16は図15の電気化学構造体186において導電性相互接続198を電池210で置換した電気化学構造体207の前方断面図である。電気化学構造体207は集積回路中の絶縁物187内に埋め込んだ電池188、電池201、および電池189を備えている。電池188、電池201、および電池189は電池188の負端子が電池201の正端子に導電性相互接続196で電気的に接続され、電池201の負端子が電池189の正端子に導電性相互接続200で電気的に接続されることにより、直列に接続されている。導電性相互接続196、200はとりわけCu、W、Al、TiN、Ta、または同様の金属を含む導電性金属で形成することができる。電池188、201、189は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。導電性プレート194は電池188の正端子に導電的に接触しており、導電性プレート202は電池189の負端子に導電的に接触している。
【0066】
図16の電気化学構造体207を図1の集積回路400に関係付けると、電池188、201、189は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート202と導電性相互接続196は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート194と導電性相互接続200は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート202と導電性プレート194は直列接続された電池188、201、189の導電性接続を、直列接続された電池188、201、189が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート202と導電性プレート194はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0067】
図16には3つの配線レベルがある。直列接続された電池188、201、189は同じ配線レベルにあるけれども、たとえばとりわけ少なくとも1つの導電性相互接続を(導電性相互接続198と同様に)使用して電池188、電池201、および/または電池189を図示した配線レベルの下または上の配線レベルに移動させることにより、直列接続された電池188、201、189を異なる配線レベルに再配置することもできる。一般に、直列接続された電池188、201、189を、すべて図16に示すのと同じ配線レベルに存在させる、あるいは、各々を異なる配線レベルに存在させる、あるいは、上述した3つの電池のうち2つを同じ配線レベルに存在させ、第3(すなわち残り)の電池を異なる配線レベルに存在させる、ことができる。
【0068】
図17は集積回路中の絶縁物209内に埋め込まれた電池214、電池216、および電池218を備えた電気化学構造体208の前方断面図である。電池214、電池216、および電池218は図示するように導電性相互接続を介在させずに、(接触によって)直接に直列接続されている。電池214、電池216、および電池218は図2〜図7の電池38、図8〜図13の電池39、または図14の電池170を形成する上述した任意の方法(および上述した任意の材料)で形成することができる。T字形の導電性コンタクト210は電池214の正端子に導電的に接触しており、H字形の導電性コンタクト220は電池218の負端子に導電的に接触している。
【0069】
図17の電気化学構造体208を図1の集積回路400に関係付けると、電池214、216、218は配線レベル900+Jに存在し、H字形の導電性コンタクト220は配線レベル900+J−1に存在し、T字形の導電性コンタクト210は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、H字形の導電性コンタクト220とT字形の導電性コンタクト210は直列接続された電池214、216、218の導電性接続を、直列接続された電池214、216、218が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、H字形の導電性コンタクト220とT字形の導電性コンタクト210はそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0070】
H字形の導電性コンタクト220の構成要素221、222、および223は異なる配線レベルに形成することができる。異なる配線レベルに対する割り当てには、構成要素221、222、および223を単一の配線レベルに割り当てる、あるいは、構成要素221および222を第1の配線レベルに割り当て、構成要素223を第2の配線レベルに割り当てる、あるいは、構成要素221を第1の配線レベルに割り当て、構成要素222を第2の配線レベルに割り当て、構成要素223を第3の配線レベルに割り当てる、などがある。
【0071】
図17の電池218、216、214から成る直列接続は上述した図8〜図13に示す手順に従いU型電池を直列接続することにより実現することができる。確言するに、まず第1の導電層110を第1の導電層と名付ける。図13における留意点を挙げると、第1工程では、ILD層90上に第1の導電層(これは第1の極性たとえば正極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積する。第2工程では、第1の導電層上に電解質層121を下地形状に忠実に堆積する。これにより、電解質層121にトレンチが形成される。第3工程では、電解質層121によって画定されたトレンチ内に第2の導電層()を下地形状に忠実に堆積して、第1の導電層と電解質層121と第2の導電層とを備えた第1のU型電池を形成する。次の留意点を挙げると、下地形状に忠実な各堆積によって、電解質層121について上述したように下地形状に忠実な堆積層内にトレンチが形成される。第1のU型電池と直列に第2のU型電池を形成するには、次に示す3工程による。すなわち、第2の導電層上に第3の導電層(これは第1の極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積し、第3の導電層上に第4の導電層(これは第2の極性の電極として機能する)を下地形状に忠実に堆積する。したがって、第2のU型電池は第3の導電層と、第2の電解質層と、第4の導電層とを備えている。上述した3工程から成るプロセスは必要な回数だけ繰り返すことができる。上記3工程の各繰り返しによって、先行して形成したU型電池と直列に新たなU型電池が形成される。最後のU型電池を形成する第3工程は下地形状に忠実に堆積する工程であるが、この第3工程を、最後に下地形状に忠実に堆積した電解質層のトレンチを導電材料で、図11の第3のトレンチを充填することにより図12の第2の導電層135を形成する方法に類似した方法により充填する工程で置換することができる。
【0072】
図15、図16、図17にはそれぞれ、集積回路中に直列接続した2個の電池、3個の電池、3個の電池が示されているが、本発明には集積回路中に直列接続した任意個数の電池が含まれる。
【0073】
図18は集積回路中の絶縁物249内に埋め込んだ電池242と電池244を備えた電気化学構造体240の前方断面図である。電池242と電池244は並列に接続されている。すなわち、図示するように、電池242、244の負端子は導電性プレート248に導電的に接続されており、電池242、244の正端子は導電性プレート246に導電的に接続されている。
【0074】
図18の電気化学構造体240を図1の集積回路400に関係付けると、電池242と電池244は配線レベル900+Jに存在し、導電性プレート248は配線レベル900+J−1に存在し、導電性プレート246は配線レベル900+J+1に存在する。したがって、導電性プレート248と導電性プレート246は並列接続された電池242、244の導電性接続を、並列接続された電池242、244が電力を供給すべき少なくとも1つの電子デバイスに電気的に接続された他の配線レベルに伸ばしている。たとえば、導電性プレート248と導電性プレート246ははそれぞれ、図1の導電性メタライゼーション432と導電性メタライゼーション434を経由してFET410に電気的に接続している上述した、図1の導体442と導体444に類似している。
【0075】
電池が並列接続した図18の電気化学構造体240は、図19の配線レベル900+Jなど単一の配線レベル内に設けることもできる。
【0076】
図18には集積回路内で並列接続した2個の電池を示したが、本発明には集積回路内で並列接続した任意個数の電池が含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本発明によれば、集積回路内に電池を形成することができるから、特定の集積回路の特定の要件に従う非標準バイアス電圧と非標準基準電圧を供給することができる。また、本発明によれば、小電力の入力しか必要としない集積回路に電圧を供給する、余分の配線レベルや大きなサイズや大きな容積を必要とする外部電圧源を使用する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明の実施形態による、電池と導電性メタライゼーションを備えた集積回路の前方断面図である。
【図2】本発明の実施形態による、基板と該基板内に設けた第1の導電層とを備えた第1の電気化学構造体の前方断面図である。
【図3】(a)図2の基板上にエッチ・ストップ層と第1のレベル間誘電体(ILD)層を堆積し、第1のILD層とエッチ・ストップ層の内にトレンチを形成することにより第1の導電層の第1の部分を露出させたあとの図である。(b)図3(a)のエッチ・ストップ層を第1のILD層の表面、第2のトレンチの第1の壁と第2の壁、および第1の導電層の表面に形成した拡散障壁膜で置換した図である。
【図4】図3(a)の第2のトレンチの壁上および第1の導電層の第1の部分上に電解質層を下地形状に忠実に形成して電解質層内に第3のトレンチを得たのち、第3のトレンチを第2の導電材料で充填したあとの図である。
【図5】図4の第1のILD層の表面を平坦化して電解質層の余分の電解質材料と余分の第2の導電材料を除去したあとの図である。
【図6】図5の第1のILD層の表面に第2のILD層と第3のILD層を形成し、第3のILD層と第2のILD層の内に相互接続ビアとコンタクト・ホールをそれぞれ形成したあとの図である。
【図7】図6の相互接続ビアとコンタクト・ホールを第3の導電材料で充填し、平坦化によって余分な第3の導電材料を除去したあとの図である。
【図8】本発明の実施形態による、絶縁層内に設けた第1の導電性プレートを備えた第2の電気化学構造体の前方断面図である。
【図9】図8の絶縁層上にエッチ・ストップ層を形成し、エッチ・ストップ層上に第1のレベル間誘電体(ILD)層を形成し、第1のILD層とエッチ・ストップ層の内に第1のトレンチを形成することにより第1の導電性プレートの一部分を露出させたあとの図である。
【図10】図9の第1のトレンチの第1の壁および第2の壁ならびに第1の導電性プレートの上記部分の上に第1の導電層を下地形状に忠実に形成して第1の導電層の内に第2のトレンチを得たあとの図である。
【図11】図10の第2のトレンチの第1の壁、第2の壁、および底壁の上に電解質層を下地形状に忠実に形成して電解質層内に第3のトレンチを得たあとの図である。
【図12】図11の第3のトレンチを第2の導電材料で充填したあとの図である。
【図13】図12の第1のILD層の表面を平坦化して第2の導電材料、電解質層、および第1の導電材料の部分を除去し、第2の導電材料の残存部分で導電性コンタクトを形成したあとの図である。
【図14】本発明の実施形態による、平面状の電池の前方断面図である。
【図15】本発明の実施形態による、直列に接続された2個の電池の前方断面図である。
【図16】本発明の実施形態による、直列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図17】本発明の実施形態による、直列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図18】本発明の実施形態による、並列に接続された3個の電池の前方断面図である。
【図19】図1において電池を90度回転させ、回転させた電池に適合するように導電性メタライゼーションの大きさを調整したあとの図である。
【図20】(a)本発明の実施形態による、U型電池の電解質を示す図である。(b)図20(a)の電解質を備えたU型電池を示す図である。(c)拡張部を付加したあとの図20(b)のU型電池を示す図である。
【図21】本発明の実施形態によるS型電池を示す図である。
【符号の説明】
【0079】
1 第1の電気化学基板
2 基板
3 第1のトレンチ
4 表面
5 方向
8 第1の導電層
9 エッチ・ストップ層
10 第1のILD層
12 残存部分
13 第2のトレンチ
15 第2の部分
17 第1の部分
32 第1の壁
34 第2の壁
36 表面
38 電池
41 電解質層
44 第3のトレンチ
48 第1の部分
49 第2の導電層
50 第1の部分
53 第2の部分
55 残存部分
57 表面
58 第2のILD層
60 第3のILD層
62 残存部分
63 第1のマスク層
64 インタフェース
65 相互接続ビア
71 電気化学構造体
72 コンタクト・ホールすなわちビア
75 絶縁材料
82 表面
84 絶縁層
85 第2の導電性プラグすなわちコンタクト
88 第1の導電性プレート
89 エッチ・ストップ層
90 ILD層
93 第1のトレンチ
102 第1の壁
105 第2の壁
110 第1の導電層
115 第2のトレンチ
121 電解質層
122 第1の壁
123 第3のトレンチ
124 第2の壁
135 第2の導電層
152 残留部分
165 導電性コンタクト
170 電池
171 第1の絶縁層
172 第1の導電層
173 第1の導電性プレート
174 電解質層
176 第2の導電層
178 第1のトレンチ
179 第2のトレンチ
180 第2の絶縁層
181 電気化学構造体
182 第2の導電性プレート
186 構造体
187 絶縁物
188 電池
189 電池
194 導電性プレート
196 導電性相互接続
198 導電性相互接続
200 導電性相互接続
201 電池
202 導電性プレート
207 構造体
208 構造体
209 絶縁物
210 導電性コンタクト
214 電池
216 電池
218 電池
220 導電性コンタクト
221 構成要素
222 構成要素
223 構成要素
240 電気化学構造体
242 電池
244 電池
246 導電性プレート
248 導電性プレート
249 絶縁物
311 表面
312 表面
400 集積回路
402 バルク半導体ウェーハ
410 電界効果トランジスタ(FET)
411 ソース/ドレイン
412 ソース/ドレイン
413 チャネル
414 ゲート
415 ゲート絶縁膜
418 絶縁性スペーサ
420 電池
422 負端子
424 正端子
432 導電性メタライゼーション
434 導電性メタライゼーション
442 電気導体
444 電気導体
600 電解質
602 ベース
604 アーム
606 アーム
620 空洞電極
624 拡張部
626 拡張部
650 U型電池
670 U型電池
680 S型電池
682 電極
684 電解質
686 電極
900 電子デバイス層
900+J−1 配線レベル
900+J 配線レベル
900+J+1 配線レベル
900+N 配線レベル
【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a method and structure for realizing a battery in an integrated circuit for supplying a voltage to a small current electronic device present in the integrated circuit.
[Background Art]
[0002]
2. Description of the Related Art An integrated circuit (including a semiconductor chip) includes an electronic device formed on a bulk silicon substrate, and a metal wiring pattern for conductively connecting these electronic devices to form an electric circuit. The term “conductive” and its analogues mean “electrically conductive” (= conductivity) unless otherwise specified. Electronic devices include field effect transistors, bipolar transistors, diodes, and the like. The metal wiring pattern includes a conductive wiring, a metal plating via (via), and the like. In an integrated circuit, a metal wiring pattern has a multilayer structure. In this multilayer structure, each layer has an intra-layer metal wiring pattern embedded in an insulating material such as a dielectric material. The predetermined-layer in-layer metal wiring pattern is conductively connected to at least one other-layer in-layer metal wiring pattern, and is also conductively connected to the electronic device.
[0003]
Integrated circuit electronic devices require a bias voltage and a reference voltage. These are provided by existing or standard voltage sources. Existing or standard voltage sources include batteries that are readily available by commerce. For certain integrated circuit applications requiring non-standard bias voltages and non-standard reference voltages, existing or standard voltage sources are not suitable. The non-standard bias voltage or the non-standard reference voltage is any voltage that is not included in the voltage group supplied by the standard voltage source.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
There is a need for a method and structure for providing a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to the specific requirements of a particular integrated circuit.
[Means for Solving the Problems]
[0005]
The present invention realizes an electrochemical structure having the following components in an integrated circuit. That is, a semiconductor wafer, an electronic device layer formed on the semiconductor wafer, N (N = 1, 2, 3,...) Wiring levels formed on the electronic device layer, and a wiring level , K (I = 1, 2,..., N, K = I, I + 1,..., N). However, the electronic device layer includes at least one electronic device. N is at least 1, and the N wiring levels represent wiring level 1, wiring level 2,..., Wiring level N. The N wiring levels have a first conductive metallization and a second conductive metallization. The first conductive metallization connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device. The second conductive metallization connects a second electrode of the at least one battery to the at least one electronic device.
[0006]
The present invention provides a method for forming an electrochemical structure in an integrated circuit. The method comprises the steps of providing a semiconductor wafer, forming an electronic device layer on the semiconductor wafer, and providing N (N = 1, 2, 3,...) Wiring levels on the electronic device layer. And forming at least one battery in the wiring levels I, I + 1,..., K (I = 1, 2,..., N, K = I, I + 1,. And a step of performing However, the electronic device layer includes at least one electronic device. N is at least 1, and the N wiring levels represent wiring level 1, wiring level 2,..., Wiring level N. The N wiring levels have a first conductive metallization and a second conductive metallization. The first conductive metallization connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device. The second conductive metallization connects a second electrode of the at least one battery to the at least one electronic device.
[0007]
According to the present invention, it is possible to supply a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to the specific requirements of a specific integrated circuit. The present invention also eliminates the need for extra wiring levels and the need for an external voltage source that requires a large size and volume to supply voltage to an integrated circuit that requires only low power input.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0008]
Integrated circuits are manufactured, inter alia, by FEOL (Front-End-Of-Line) processing followed by BEOL (Back-End-Of-Line) integration. FEOL processing consists of forming an electronic device layer on a semiconductor wafer. This includes auxiliary steps that define the electronic device (eg, photolithography, heat treatment, ion implantation, oxidation, etc.). Semiconductor wafers include, among others, bulk crystalline silicon wafers with (or without) a buried oxide layer. Electronic devices include transistors, bipolar transistors, diodes, among others. In BEOL integration, electronic devices are conductively connected to each other to form a complete electrical circuit by forming a multilayer structure on and above the electronic device layers. Each layer of the multilayer structure is considered a wiring level with conductive metallization embedded in an insulating material (eg, metal plated vias, conductive wiring, etc.). (A level is a surface having a flat surface.) Therefore, one layer of the multilayer structure is referred to herein as a “wiring level”. Each wiring level is formed by the following steps, among others. Providing a layer of dielectric material on a previously formed layer, forming a trench or via in the dielectric material, and forming a metal in the trench or via (or on the sidewall of the trench or via). And polishing (ie, planarizing) the exposed surface of the dielectric material layer. As a result of forming the interconnect levels, the conductive metallization in each interconnect level is conductively connected with the conductive metallization in another interconnect level. Then, as a result of the BEOL integration, a completed circuit group of the integrated circuit is formed. To be clear, BEOL integration starts with the first step, where possible, of forming the first metallization on (or in or connected to) the semiconductor wafer. This is done even if the formation of the electronic device layer is not completed.
[0009]
The present invention provides a method and structure for forming a battery at (or on) the wiring level of the above-described multilayer structure in an integrated circuit. The battery according to the invention is formed in at least one interconnect level during BEOL integration. Although the extra wiring level of the multilayer structure is formed so that a battery can be formed, a battery can be formed without forming an extra wiring level depending on circumstances. Such a situation is when a battery is provided on a part of the interconnect level where conductive metallization is sparse. The battery according to the present invention is formed directly above at least one electronic device or at a position above at least one electronic device but laterally offset from the electronic device.
[0010]
FIG. 1 shows a bulk semiconductor wafer 402, an electronic device layer 900 connected to the bulk semiconductor wafer 402, N wiring levels formed on the electronic device layer 900 during BEOL integration, and BEOL integration according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates an integrated circuit 400 including a battery 420 formed therein. , 900 + J,..., 900 + N, and the battery 420 exists at the wiring level 900 + J (where 2 <J <N). Fabrication of the integrated circuit 400 begins with the step of providing a bulk semiconductor wafer 402 (eg, a bulk single crystal silicon wafer with or without a buried oxide layer). Next, in the FEOL process, the electronic device layer 900 is formed on the bulk semiconductor wafer 402 by any method known to those skilled in the art. Electronic device layer 900 comprises a plurality of electronic devices in the background of a semiconductor material (eg, p-type silicon), but the integrated circuit comprises millions or more of electronic devices. Electronic devices include semiconductor devices such as field effect transistors, bipolar transistors, and diodes, among others. For illustrative purposes, electronic device layer 900 includes a field effect transistor (FET) 410. The FET 410 includes a source / drain 411, a source / drain 412, a channel 413, a gate 414, a gate insulating film 415, and an insulating spacer 418.
[0011]
After the FEOL processing, BEOL integration is performed. In BEOL integration, N wiring levels (N ≧ 1) are formed. Also, forming a conductive metallization to be embedded in an insulating material (for example, a dielectric material) is included. Conductive metallization includes conductive wiring, metal plated vias, and the like. The conductive metallization functions to conductively connect the electronic devices on the electronic device layer 900. Reference numeral 432, which represents conductive metallization, represents conductive metallization in wiring levels 901,..., 900 + J, and includes all types of conductive metallizations (e.g., conductive wiring, metal plated vias) in each wiring level. Etc.). Reference numeral 434 representing a conductive metallization represents a conductive metallization in the wiring levels 901,..., 900 + J, and includes all types of conductive metallizations (e.g., conductive wiring, metal plated vias) in each wiring level. Etc.). Electrical conductor 442 is a type of conductive metallization, representing a conductive plate, conductive plug, or similar conductive enclosed space in wiring level 900 + J-1. Electrical conductor 444 is also a type of conductive metallization, representing a conductive plate, conductive plug, or similar conductive enclosed space in wiring level 900 + J + 1. Although not shown, wiring levels 900 + J + 2,..., 900 + N also include all types of conductive metallization (eg, conductive wiring, metal plated vias, etc.).
[0012]
The wiring level 901 is formed on the electronic device layer 900 and the wiring level 900 + I is formed on the wiring level 900 + I-1 using any method known to those skilled in the art (where I = 2, 3,...). ., N). Each of the N wiring levels is formed, inter alia, by the following steps. That is, a step of providing a layer of a dielectric material on the previously formed wiring level (or on the electronic device layer 900 when the wiring level 901 is formed), and forming a trench or a via in the dielectric material. A step of filling a metal (for example, copper) in the trench or the via (or a side wall of the trench or the via), and a step of polishing (ie, planarizing) the formed wiring-level exposed surface. The step of forming interconnect levels causes each interconnect level to become another interconnect level, to at least one electronic device formed during the FEOL process, and / or to at least one electronic structure external to integrated circuit 400 or Conductively connected to an electrical device. ("A and / or B" represents "A and B, A, or B".) As described above, a complete circuit of the integrated circuit 400 is formed.
[0013]
As will be described below when forming the battery 38 associated with FIGS. 2-7, the battery 39 associated with FIGS. 8-13, or the battery 170 associated with FIG. Form. The battery 420 is formed in parallel with other processes typically performed in connection with the J-th interconnect level (eg, forming vias using photolithography, adding metallization through a damascene process, etc.). Battery 420 has a negative terminal 422 that is conductively connected to conductor 442. Battery 420 has a positive terminal 424 conductively connected to conductor 444. Battery 420 supplies voltage to FET 410 via the following conductive path. That is, a conductive path composed of the positive terminal 424-conductor 444-conductive metallization 434-source / drain 412 of the FET 410 and a conductive path composed of the negative terminal 422-conductor 442-conductive metallization 432-FET 410 of the source / drain 411. And As described above, the battery 420 is at the J-th wiring level. Here, J represents any positive integer in the range of 1 ≦ J ≦ N. Therefore, the battery 420 can be formed at an arbitrary wiring level in the integrated circuit 400. Alternatively, the battery 420 can be formed on the surface 448 of the wiring level 900 + N. In general, the battery 420 has a wiring level of 900 + I to 900 + K (I is any value among values 1, 2,..., N, and K is any value among I, I + 1,. A) can exist at the wiring level. Generally, the battery 420 is a single battery, a plurality of batteries connected in series as illustrated in FIGS. 15 to 17 described below, or a plurality of batteries connected in parallel as illustrated in FIG. 18 described later. It represents.
[0014]
The wiring level configuration shown in FIG. 1 is a specific example, and many other wiring level configurations are possible. For example, while the battery 420 of FIG. 1 is provided at a single wiring level 900 + J, the battery 420 may exist at multiple wiring levels. Specifically, the battery 170 of FIG. 14 includes a first conductive layer 172 (which is an electrode), an electrolyte 174, and a second conductive layer 176 (which is also an electrode), as described later. However, each exists at a different wiring level. Alternatively, the first conductive layer 172, the electrolyte 174, and the second conductive layer 176 may be at a single interconnect level. Similarly, conductive metallization can be provided at the required interconnect level. The wiring levels in the above-described embodiment are for explanation and description. Accordingly, the present invention is not exhausted and is not limited to the precise form disclosed herein. Many modifications and variations are possible. Modifications apparent to those skilled in the art are within the scope of the invention as defined in the claims.
[0015]
Here is a summary of the limitations on wiring-level expressions. That is, the wiring level including the battery or a portion of the battery (eg, battery electrodes) cannot exceed the physical range of the battery in the direction of reference numeral 450. Thus, in FIG. 1, a single wiring level cannot include both battery 420 and conductor 442. 3 because conductor 442 is beyond the physical range of battery 420, ie, conductor 442 does not occupy the space between positive terminal 424 and negative terminal 422 of battery 420. In contrast, multiple wiring levels can be defined between the positive terminal 424 and the negative terminal 422 of the battery 420. This is because each of the multiple wiring levels does not exceed the physical range of the battery 420. Also note that batteries can be provided within multiple wiring levels. For example, batteries can be provided within two wiring levels. As a result, the first electrode of the battery can be provided at the first wiring level of the two wiring levels, and the electrolyte and the second electrode of the battery can be provided at the second wiring level of the two wiring levels. The above described wiring level representational limitations help to clarify the features of the present invention for the relationship between conductive metallization placement and battery placement.
[0016]
At the wiring level 900 + J where the battery 420 is provided (or at a plurality of wiring levels within the wiring level 900 + J (when defined as such)), neither the conductor 444 nor the conductor 442 can be arranged. However, the battery 420 can be rotated 90 degrees (ie, from the direction of reference numeral 450 to the direction of reference numeral 451). As a result of such rotation, the positive terminal and the negative terminal of the battery 420 can be positioned as shown in FIG. That is, the conductors (for example, conductors 444 and 442) connected to the positive terminal and the negative terminal of battery 420 have the same wiring level 900 + J (or wiring level 900 + J within wiring level 900 + J) as battery 420 is provided. If it is defined in the above)). In summary, two possibilities for the arrangement of conductor 444 and conductor 442 relative to the location where battery 420 is located are within the scope of the invention. A first possibility is to place both conductors 444 and 442 outside the wiring level or wiring levels where battery 420 is provided. A second possibility is to place both conductors 444 and 442 within the wiring level or multiple wiring levels where battery 420 is provided.
[0017]
Here, as shown in FIGS. 20 (a), 20 (b), 20 (c), and 21, some geometric shapes of the battery are presented. The battery geometries presented here include U-shaped batteries, U-shaped batteries with extensions, and S-shaped batteries.
[0018]
FIG. 20 (a) is a diagram illustrating an electrolyte 600 of a U-type battery according to an embodiment of the present invention. The electrolyte 600 has a “U” shape (in cross section) and includes a base 602, an arm 604, and an arm 606. Base 602, arm 604, and arm 606 together define a cavity 610.
[0019]
FIG. 20 (b) is a diagram illustrating a U-type battery 650 including the electrolyte 600 of FIG. 20 (a) according to an embodiment of the present invention. Cavity 610 is partially or completely filled with a conductive material to form cavity electrode 620. A base electrode 622 having a conductive material is in contact with part of the base 602 of the electrolyte 600. In general, the electrolyte 600 of the U-cell 650 need not be exactly "U" shaped, but need to have a base, two arms, and a cavity. As a result, when the cavity is partially or completely filled with a conductive material, the conductive material of the resulting cavity electrode will contact the base and the two arms.
[0020]
FIG. 20C is a diagram illustrating a U-shaped battery 670 with an extension portion obtained by adding extension portions 624 and 626 to the U-type battery 650 of FIG. 20B. The extensions 624, 626 each include the conductive material of the base electrode 622 and must be in contact with a portion of the arms 604, 606 of the electrolyte 600, respectively. If both extensions 624, 626 are present, battery 670 is a U-shaped battery with dual extensions. If only one of the extensions 624, 626 is present (both cannot be present), the battery 670 is a U-type battery with a single extension.
[0021]
FIG. 21 is a diagram illustrating an S-type battery 680 according to an embodiment of the present invention. The S-type battery 680 includes an electrolyte 684 sandwiched between two electrodes 682 and 686. The feature of the S-type battery is that the electrolyte sandwiched between the two electrodes has a stratified structure (ie, has a stratified structure).
[0022]
The battery of the present invention eliminates the need for an external voltage source for specific applications requiring a non-standard bias voltage or a non-standard reference voltage. Also, according to the battery of the present invention, an external voltage source or an external current source that supplies a voltage or a current to an integrated circuit that requires a low power input, respectively (such an external voltage source or an external current source is more than desired) Also requires many wiring levels, large dimensions, and a large occupied volume). For example, the batteries of the present invention are advantageously used for biomedical applications. This is because in biomedical applications, a sensor is attached to a catheter that is inserted into the human body, and the sensor has a battery in the integrated circuit that supplies power to the integrated circuit of the sensor. As another example, the battery of the present invention can be formed in a low power integrated circuit in a disk drive head. Then, the battery of the present invention can supply the power required by the head of the disk drive device and can be periodically recharged. Also, the thermal cycles experienced by the battery during BEOL integration can be reduced compared to FEOL processing. This is because the temperature to which the battery of the present invention is exposed during BEOL integration is lower than in FEOL processing. The battery of the present invention is particularly suitable for highly reactive lithium or lithiated vanadium oxide (Li 8 V Two O Five ), It is advantageous to reduce thermal cycling.
[0023]
2-7 illustrate an apparatus and method for forming a battery for use in an integrated circuit (eg, integrated circuit 400 described above in conjunction with FIG. 1) during BEOL integration, in accordance with an embodiment of the present invention.
[0024]
FIG. 2 is a front sectional view of the first electrochemical substrate 1. The first electrochemical substrate 1 is made of SiO Two And a first conductive layer 8 provided in the substrate 2. The first conductive layer 8 is formed using any method known to those skilled in the art, for example, using the damascene procedure described in Beyer, US Pat. No. 5,965,459 (1999). Substrate 2 represents a portion of a wiring level (eg, any of wiring levels 901, 902,..., 900 + N described above in connection with integrated circuit 400 of FIG. 1). First, the substrate 2 is exposed to the surface of the electronic device layer 900 or the surface of one of the wiring levels 901,..., 900 + J,. Deposit using any method.
[0025]
The substrate 2 is then patterned and etched by any method known to a person skilled in the art, for example, in particular by a photolithographic method. As a result, a shallow first trench 3 is formed. The width of the first trench 3 in the direction of reference numeral 5 is about 0.3 μm (ie, microns) to about 5 μm, and the height is about 0.3 μm to about 5 μm. Next, after the first trench 3 is filled with the first conductive material, the excess first conductive material is removed by polishing, for example, by CMP (chemical mechanical polishing), and the processed surface 4 of the substrate 2 is planarized. I do. When the first trench 3 is filled with a first conductive material, a first conductive layer 8 is formed. The first conductive layer 8 is formed using reactive sputtering of vanadium as described in US Pat. No. 5,338,625 to Bates et al. (1994), or any method known to those skilled in the art. If the first conductive material is V Two O Five Where the first conductive material functions as the cathode of the electrolyte cell. The first conductive material is Li 8 V Two O Five Where the first conductive material functions as the anode of the electrolyte cell. An electrolyte cell derived from the electrochemical substrate 1 is a battery 38 shown later in FIG.
[0026]
FIG. 3A shows an example in which an etch stop layer 9 (for example, a silicon nitride layer) is formed on the planarized substrate 2 of FIG. 2, and a first level dielectric (ILD) layer is formed on the etch stop layer 9. FIG. 10 is a view after forming No. 10; The etch stop layer 9 and the first ILD layer 10 can be formed by any method known to those skilled in the art. The etch stop layer 9 functions as a barrier layer for etching, and residual ions remain in the substrate 2 during a subsequent patterning step, wet etching step, or planarization step (which will be described later with reference to FIG. 5). Prevent chemical diffusion. Etch stop layer 9 has a thickness of about 0.015 μm to about 0.3 μm. If the etch stop function of the etch stop layer 9 is unnecessary, the etch stop layer 9 may be omitted. The thickness of the first interlevel dielectric (ILD) layer 10 is between about 0.285 μm and about 4.7 μm.
[0027]
Next, the second trench 13 is formed in the first ILD layer 10 by any method known to those skilled in the art (for example, the following two steps). That is, in the first step, the first ILD layer 10 is patterned and etched using any appropriate photolithography method known to those skilled in the art. By this patterning and etching, a part of the first ILD layer 10 is removed, and a part of the first ILD layer 10 is left on the etch stop layer 9. In a second step, the first portion 18 of the etch stop layer 9 is patterned and etched to remove the first portion 18 of the etch stop layer 9. As a result, the second portion 15 of the etch stop layer 9 remains on the first portion 17 of the first conductive layer 8, and the second portion 11 of the first conductive layer 8 is exposed.
[0028]
If the cross section of the second trench 13 is rectangular, the second trench has a first wall 32, a second wall 34, and a bottom wall. However, the bottom wall forms substantially the same plane as the surface 36 of the exposed second portion 11 of the first conductive layer 8. Alternatively, the cross section of the second trench 13 may be circular.
[0029]
FIG. 3B is an alternative to FIG. 3A, in which the etch stop layer 9 in FIG. The diffusion barrier film 14 is provided on the surface of the second ILD layer 10, on the first wall 32 and the second wall 34 of the second trench 13, and on the surface 36 of the first conductive layer 8. Diffusion barrier film 14 can be deposited by any method known to those skilled in the art. Diffusion barrier film 14 functions as a diffusion barrier film, allowing impurities to leak into the bulk semiconductor wafer (eg, bulk semiconductor wafer 402 of FIG. 1) and into the electronic device layer immediately above the bulk semiconductor wafer (eg, layer 900 of FIG. 1). To prevent Such impurities originate, inter alia, from the electrolyte of the battery in the electrochemical substrate 1. In the example of FIG. 1, impurities leak and permeate in the order of the electrolyte-conductor 442 of the battery 420-the conductive metallization 432-the gate 414 of the FET 410. As another example, impurities leak and permeate in the order of the electrolyte-conductor 444 of the battery 420-the source / drain 412 of the conductive metallization 434 -FET 410. The material of the diffusion barrier film 14 must be a conductive material so as not to insulate the first conductive layer 8 from the electrolyte layer 41 (the electrolyte layer 41 subsequently formed as described later with reference to FIGS. 4 and 5). is there. Alternatively, when the bottom portion 16 of the diffusion barrier film 14 is removed by RIE (reactive ion etching), it is not necessary to use a conductive material for the diffusion barrier film 14 (in RIE, the first conductive layer 8 is electrically connected to the electrolyte layer 41 from the electrolyte layer 41). Is not electrically insulated). In order to function effectively as a diffusion barrier, the thickness of the diffusion barrier film 14 needs to be a minimum value determined by the material of the diffusion barrier film 14. A typical minimum thickness for some materials is about 5 nm. FIGS. 4 to 7 show the etch stop layer 9 of FIG. 3A, which will be described later. In FIGS. 4 to 7, the etch stop layer 9 of FIG. A diffusion barrier layer 14 may be used. Similarly, FIGS. 8-18 (described below) show an etch stop layer 89 (see especially FIG. 9) similar to the etch stop layer 9 of FIG. Also in FIG. 18, a diffusion barrier layer (for example, the diffusion barrier layer 14 in FIG. 3B) may be used instead of the etch stop layer 89.
[0030]
FIG. 4 shows the remaining portion 12 of the first ILD layer 10 of FIG. 3A, the first wall 32 of the second trench, the second wall 34 of the second trench, and the first conductive layer. FIG. 7 shows a state in which an electrolyte layer 41 has been formed on the surface 36 of the second part 11 of the layer 8 and a third trench 44 has been obtained in the electrolyte layer 41. The third trench 44 has a rectangular or circular cross section in a plane perpendicular to the direction indicated by reference numeral 6. The electrolyte layer 41 includes a first portion 48 on the first ILD layer 10 and a second portion 42 in the first ILD layer 10. Electrolyte layer 41 can be formed by any method known to those skilled in the art, for example, as described in Bates et al., US Pat. No. 5,338,625 (1994). According to Bates et al., Electrolyte materials such as lithium phosphorus oxynitride (Lipon) or similar materials are replaced by N Two Li in the atmosphere Three PO Four The thickness is faithfully deposited on the underlying shape to a uniform thickness of about 0.11 μm to about 1.8 μm by a known method such as RF magnetron sputtering. Next, a second conductive layer 49 is formed on the electrolyte layer 41 so as to conform to the underlying shape. The second conductive layer 49 includes a first portion 50 above the first portion 48 of the electrolyte layer 41 and a second portion 53 in the second portion 42 of the electrolyte layer 41. The second conductive layer 49 is made of a second conductive material, for example, lithium metal or lithiated vanadium oxide (Li). 8 V Two O Five ). As a result, the third trench 44 is filled with the second conductive material. Again, a film of lithium metal is deposited on a film of lithium phosphorus oxynitride (Lipon) by the method described in US Pat. No. 5,338,625 to Bates et al.
[0031]
FIG. 5 shows the structure 1 by removing the first portion 50 of the second conductive layer 49 and the first portion 48 of the electrolyte layer 41 of FIG. 4 using any method known to those skilled in the art, for example, CMP. FIG. 5 is a diagram in which the surface 57 of FIG. In the example shown in FIG. 5, the planarization of the structure 1 forms a conductive metal plug or contact 46 (formerly the second portion 53 of the second conductive layer 49 in FIG. 3A). The height (in the direction of reference numeral 6) of the contact 46 is about 0.225 μm to about 3.8 μm, and the width (in the direction of reference numeral 5) is about 0.08 μm to about 1.4 μm. The electrolyte layer 41 (ie, the second portion 42 shown in FIG. 4) separates the second conductive material of the conductive metal plug or contact 46 from the second portion 11 of the first conductive layer 8.
[0032]
The structure 1 shown in FIG. 5 includes an electrolyte cell or battery 38. In the battery 38, the first conductive layer 8 and the first conductive plug or contact 46 are electrodes, and the electrolyte layer 41 is used when lithium ions or other alkali metal ions move from the anode of the battery 38 to the cathode of the battery 38. To provide a medium that relies on For example, in battery 38, the conductive plug or contact 46 is made of metallic lithium or Li 8 V Two O Five The anode is derived from the second conductive material such as Two O Five If the cathode is from a first conductive material, such as, lithium ions migrate from the conductive plug or contact 46 to the first conductive layer 8 during the discharge cycle of the battery. Conversely, in the battery 38, the first conductive layer 8 is made of metallic lithium or Li 8 V Two O Five Is an anode because it is derived from a first conductive material such as Two O Five If the cathode is from a second conductive material, such as, lithium ions migrate from the first conductive layer 8 to the conductive plug or contact 46 during the discharge cycle of the battery.
[0033]
Where electrodes 8 and 46 are electrodes of a thin film lithium battery, electrodes 8 and 46 are made of materials such as those described by Lee et al. In that case, the cathode is V Two O Five , Electrolyte is lithium phosphorus oxynitride (Lipon), anode is Li 8 V Two O Five It is. "All-solid rocking chair (rocking chair) type lithium battery formed on flexible Al substrate" (Electrochemical and Solid State Letters Vol. 2, No. 9, pp. 425-427 (1999)) (") All-Solid-State Rocking Chair Lithium Battery on a Flexible Al Substrate ", Electrochemical and Solid-State Letters, 2 (9) 425-427 (1999)). Bates, U.S. Pat. No. 5,567,210 (1996), describes surface area versus lithium / Lipon / V. Two O Five Performance characteristics related to battery output are described. Bates are amorphous LiMn Two O Four Cathode is single crystal LiCoO Two Amorphous LiMn for applications that can achieve lower discharge rates and require battery fabrication at room temperature. Two O Four A cathode is recommended. John B. Bates 'Material, v1-5 / 1/98, URL "http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html" (John B. Bates' Material, v1-5 / 1 / 98, url "http://www.ccs.ornl.gov/3M/bates.html"). Also, Park et al., “All-solid-state lithium thin-film rechargeable battery using lithium manganese oxide” (Electrochemical and Solid State Letters, Vol. 2, No. 2, February 1999) 58-59) (Park et al., "All-Solid-State Lithium Thin-Film Rechargeable Battery With Lithium Manganese Oxide", Electrochemical and Solid-State Letters, 2 (2) Feb. (1999) 58-59) Reference (Li / Lipon / LiMn Two O Four And has a nearly constant potential of 4.0 [volts] V, good coulombic efficiency, and the ability to withstand high current densities. Planar microcells connected in series by metallization Park et al. Stated that they were able to obtain a high voltage of about 32 volts (V) from eight batteries connected in series). U.S. Pat. No. 5,308,720 (1994) to Kurokawa et al. Discloses an anode composed of "a material that reversibly stores and releases lithium", a "non-aqueous electrolyte, and a composite oxide containing lithium, nickel, and oxygen. A non-aqueous battery with a "positive electrode" is disclosed. Another electrolyte cell is M / PbSnI Four / (AgI, Ag). Here, M is a cathode and is made of Sn or Pb, and PbSnI Four Is an electrolyte, and AgI and Ag are anodes. T. A. Kuku's "PbSnI vacuum deposited Four Ion Transport Studies on Vacum Deposited PbSnI (Shin Solid Film, Vol. 340, No. 1, pp. 292-296 (1999)) Four Thin Films ", Thin Solid Films, 340 (1) 292-296 (1999). Gregor is a silver (Ag) cathode, silver oxide (Ag). Two O) It has been proposed to form a thin film battery which is composed of an electrolyte and copper (Cu) and is suitable as a fine element for supplying a bias potential to a field effect transistor formed on a substrate. See "Thin Film Voltage Source", IBM Technical Disclosure Britain, November 1964, p. 433 ("Thin Film Voltage Source", IBM Technical Disclosure Bulletin, Nov. 1964 p.433). Also, the electrolyte cell can be constituted by an Ag / Zn battery by using potassium hydroxide in water.
[0034]
FIG. 6 is a diagram after a path leading to the conductive metal plug of FIG. The path comprises an interconnect via 65 and a contact hole or via 72. The path leading to the conductive metal plug or contact 46 can be formed using techniques known to those skilled in the art, for example, a "dual damascene" technique. For example, US Pat. No. 5,759,911 to Cronin et al. (1998) describes a “dual damascene” technique for simultaneously forming a group of conductive lines that are patterned using two masks. There, a stud via connection is formed during BEOL integration in an integrated circuit that passes through the insulating layer and leads to the underlying metallization. See also, Cronin's U.S. Patent No. 5,960,254 (1999), which describes a dual damascene approach. See also, Chow et al., US Pat. No. 4,789,648 (1988), which describes a dual damascene approach. In the present invention, as preparation for using the dual damascene method, first, the second ILD layer 58 is formed on the flattened surface 57. The second ILD layer 58 has a thickness of about 0.15 μm to about 2.5 μm and comprises an interlevel dielectric material, such as, for example, sputtered quartz. Next, contact holes or vias 72 are defined using photolithography. This photolithography is performed by forming a first mask layer 63 made of a photoresist on the second ILD layer 58 by a method known to those skilled in the art. To facilitate alignment, standard alignment means are used, for example, as described in Cronin et al., US Pat. No. 5,759,911. Then, an etch stop layer (not shown) may be deposited on the second ILD layer 58 or on the first mask layer 63. Next, on the second ILD layer 58 and the first mask layer 63, a third ILD layer 60 made of an interlevel dielectric material such as, for example, sputtered glass is formed.
[0035]
Next, the third ILD layer 60 is patterned using the required second mask in a "dual damascene" manner and etched using methods suitable for patterning and etching known to those skilled in the art. As a result of removing a portion of the third ILD layer 60 and leaving the remaining portion 62, an interconnect via 65 reaching the first mask layer 63 is formed in the third ILD layer 60. Further, by removing the portion of the second ILD layer 58 that is not protected from etching by the first mask layer 63 and leaving the remaining portion 55 of the second ILD layer 58, the second ILD layer 58 is formed in the second ILD layer 58. A contact hole or via 72 is formed.
[0036]
FIG. 7 shows the interconnect via 65 and the contact hole or via 72 of FIG. 6 after the second conductive plug or contact 85 has been formed by filling the third conductive material. The third conductive material includes any conductive material, especially Cu, W, Al, TiN, Ta or a similar material. Excess third conductive material is removed by etching or CMP known to those skilled in the art. As a result, a flat surface 82 of the electrochemical structure 1 is obtained. This planarization results in a third ILD layer 60 and a surface 82 of a second conductive plug or contact 85. The surface 82 of the second conductive plug or contact 85 extends from the surface 82 to the first conductive plug or contact 46.
[0037]
If the cross-section of the interconnect via 65 and the contact via 72 is rectangular, the height from surface 82 to the first conductive plug or contact 46 in the direction of reference numeral 6 is about 0.2 μm to about 3.7 μm. The width of contact holes or vias 72 (see FIG. 6) in the direction of reference numeral 5 is about 0.7 μm to about 1.2 μm, and the width of interconnect vias 65 (see FIG. 6) in the direction of reference numeral 5 is about 0.17 μm to about 2.9 μm.
[0038]
The second ILD layer 58 and the third ILD layer 60 are combined to form a composite ILD layer. Generally, a composite ILD layer includes at least one stacked ILD layer. Similarly, interconnect vias 65 and contact holes or vias 72 (see FIG. 6) combine to form a composite trench. In general, a composite trench includes at least one successively stacked trench such that successive trenches partially or completely overlap. For example, interconnect vias 65 and contact holes or vias 72 are groups of trenches that overlap at interface 64 (see FIG. 6).
[0039]
The battery 38 in FIG. 7 is an example of the U-type battery described above with reference to FIGS. 20 (a) and 20 (b).
[0040]
Relating the electrochemical structure 1 of FIG. 7 to the integrated circuit 400 of FIG. 1, the battery 38 is at wiring level 900 + J and the second conductive plug or contact 85 is at wiring level 900 + J + 1. Thus, the second conductive plug or contact 85 extends the conductive plug of battery 38 to another wiring level that is electrically connected to at least one electronic device to which battery 38 is to be powered. For example, second conductive plug or contact 85 is similar to conductor 444 of FIG. 1 electrically connecting to FET 410 via conductive metallization 434 of FIG. 1 as described above.
[0041]
8-13 illustrate an apparatus for forming a battery during BEOL integration for use in or on an integrated circuit (eg, integrated circuit 400 described above in connection with FIG. 1) in accordance with an embodiment of the present invention. It is a figure showing a method.
[0042]
FIG. 8 is a front sectional view of an electrochemical structure 71 including an insulating layer 84 including an insulating material 75 and a first conductive plate 88. The insulating layer 84 represents a wiring level (eg, any of the wiring levels 901,..., 900 + N described above in connection with the integrated circuit 400 of FIG. 1). The interconnect level has conductive metallization embedded in a dielectric material. The insulating material is SiO Two Such as any dielectric material.
[0043]
The insulating layer 84 is typically formed on the electronic device layer 900 or on one of the interconnect levels 901,..., 900 + J,. It is formed using. For example, chemical vapor deposition (CVD) or a similar technique can be used to form the insulating layer 84. The insulating material 75 has flattened SiO. Two , Glass material (for example, reflowed PSG (phosphosilicate glass)), SiO Two And silicon nitride, or an insulating material such as a polymer (eg, polyimide). The insulating material 75 is made of silicon nitride (ie, Si Three N Four ), Plastic or similar material, Si Three N Four And plastics also function as ion barriers to prevent residual ions remaining after processing from contaminating underlying integrated circuit chips, such as electronic device layer 900. This can prevent the underlying integrated circuit from malfunctioning. Residual ions include, inter alia, alkali metal ions such as lithium ions, sodium ions, or chloride ions. The processing includes wet chemical etching and CMP of the surface 82 of the insulating layer 84, among others.
[0044]
The first conductive plate 88 is formed using any method known to those skilled in the art, for example, using the damascene procedure described in Beyer US Pat. No. 5,965,459. The width of the first conductive plate 88 (in the direction of reference numeral 83) is about 0.3 μm to about 5 μm, and the height of the first conductive plate 88 (in the direction of reference numeral 81) is about 0.3 μm. It is about 5 μm.
[0045]
FIG. 9 is a diagram after an etch stop layer 89 is formed on the insulating layer 84 of FIG. 8 and then an interlevel dielectric (ILD) layer 90 is sequentially formed on the etch stop layer 89. Etch stop layer 89 is made of silicon nitride, among others, and is formed using any method known to those skilled in the art, for example, CVD. The etch stop layer 89 functions as a barrier to etching and prevents residual ions from subsequent patterning or planarization steps described below with reference to FIG. 13 from diffusing into the insulating layer 84. The etch stop layer 89 can be formed of a material such as silicon nitride or alumina. The thickness (in the direction of reference numeral 81) of the etch stop layer 89 is between about 0.015 μm and about 0.3 μm. Etch stop layer 9 has a thickness of about 0.015 μm to about 0.3 μm. If the etch stop function of the etch stop layer 89 is unnecessary, the etch stop layer 89 may be omitted. ILD layer 90 is formed on etch stop layer 89 with an interlevel dielectric material including a material such as, for example, sputtered quartz or oxide. The thickness (in the direction of reference numeral 81) of the ILD layer 90 is from about 0.285 μm to about 4.7 μm. Next, a first trench 93 is formed on the ILD layer 90 using the same procedure as described above with reference to FIG. 3A for forming the second trench 13.
[0046]
FIG. 10 shows the ILD layer 90 of FIG. 9, the first wall 102 of the first trench (see FIG. 9), the first conductive plate 88, and the second of the first trench (see FIG. 9). FIG. 10 is a diagram after the first conductive layer 110 is deposited to a uniform thickness of about 0.08 μm to about 1.3 μm on the wall of FIG. As a result of depositing the first conductive layer 110, a second trench 115 is formed in the first conductive layer 110. First conductive layer 110 can be formed of any suitable conductive material for use in forming the electrodes of battery 38 shown in FIG.
[0047]
FIG. 11 shows a uniform thickness of the electrolyte layer 121 on the first wall 122, the second wall 124, and the bottom surface 125 of the second trench 115 of FIG. 10, for example, from about 0.08 μm to about 1.3 μm. FIG. 7 is a view after the film is faithfully deposited on the underlying shape. As a result of depositing the electrolyte layer 121, a third trench 123 is formed in the electrolyte layer 121. The electrolyte layer 121 may be formed by known methods, for example, as described in Bates et al., US Pat. No. 5,338,625 (1994). Two Li in the atmosphere Three PO Four Can be formed using a method of RF magnetron sputtering. The electrolyte layer 121 is formed of an electrolyte material such as lithium phosphorus oxynitride (Lipon) or a similar material.
[0048]
FIG. 12 is a view after the third trench 123 of FIG. 11 is filled with the second conductive material. This filling is performed by depositing a second conductive layer 135 on the electrolyte layer 121.
[0049]
FIG. 13 is a diagram after the portions of the second conductive layer 135, the electrolyte layer 121, and the first conductive layer 110 in FIG. 12 are removed by planarization. This planarization can be performed using any method known to those skilled in the art, such as CMP, as described above in connection with the planarization of the structure 1 shown in FIG. This planarization leaves a remaining portion 152 of the second conductive layer 135, a remaining portion of the electrolyte layer 121, and a remaining portion of the first conductive layer 110 in addition to the conductive contact 165. FIG. 13 shows the remaining portion of the first conductive layer 110 and the remaining portion 152 of the second conductive layer 135 as electrodes (anode and cathode, or cathode and anode, respectively), and the remaining portion of the electrolyte layer 121 as electrolyte. Have. The conductive contact 165 is in conductive contact with the remaining portion 152 of the second conductive layer 135 (see FIG. 12). The height (in the direction of reference numeral 81) of the conductive contact 165 is between about 0.15 μm and about 2.5 μm, and the width (in the direction of reference number 83) is between about 0.04 μm and about 0.7 μm.
The height (in the direction of reference numeral 81) of the remaining portion 152 of the second conductive layer 135 is from about 0.15 μm to about 2.5 μm, and the width (in the direction of reference number 83) is from about 0.1 μm to about 1. 7 μm.
[0050]
The battery 39 is an example of the U-shaped battery with the double extension described above with reference to FIG. If the process of FIG. 10 for forming the first conductive layer 110 is changed to prevent the first conductive layer 110 from being formed on the first wall 102 or the second wall, the battery 39 can be formed as shown in FIG. An example of a U-shaped battery with a single extension as described above in connection with c).
[0051]
The battery 39 is an example of a battery provided with a U-shaped electrolyte because the electrolyte layer 121 has a “U” shape. The U-shaped electrolyte 121 has “arms” 117 and 118 extending in the direction of reference numeral 81. One electrode, the first conductive layer 110, is in contact with the arms 117,118. Thus, battery 39 is considered to be a battery having electrode arm contacts and a U-shaped electrolyte.
[0052]
Associating the electrochemical structure 71 of FIG. 13 with the integrated circuit of FIG. 1, the battery 39 is at wiring level 900 + J, and the first conductive plug 88 is at wiring level 900 + J-1. Accordingly, conductive contacts 165 extend the conductive connection of battery 39 to other wiring levels that are electrically connected to at least one electronic device to which battery 39 is to be powered. For example, conductive contact 165 is similar to conductor 444 of FIG. 1 described above as being electrically connected to source / drain 412 of FET 410 via conductive metallization 434. Similarly, conductive plate 68 is similar to conductor 442 of FIG. 1 electrically connecting to gate 414 of FET 410 via conductive metallization 432.
[0053]
FIG. 14 illustrates the formation of a battery 170 of electrochemical structures 181 during BEOL integration for use in or on an integrated circuit (eg, integrated circuit 400 described above in connection with FIG. 1) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an apparatus and a method for performing the method.
[0054]
The electrochemical structure 181 includes a planar battery 170 provided between the first insulating layer 171 and the second insulating layer 180. The first insulating layer 171 includes a first conductive plate 173 electrically connected to a first conductive layer 172 functioning as a first electrode of the planar battery 170. The second insulating layer 180 includes a first conductive plate 182 that is electrically connected to a second conductive layer 176 functioning as a second electrode of the planar battery 170.
[0055]
The first conductive plate 173 can be formed in the first insulating layer 171 by any method known to those skilled in the art. For example, the first conductive plate 173 is formed by the following three steps. In the first step, the first insulating layer 171 is formed on the above-described electronic device layer 900 of FIG. 1 or on the wiring levels 901,..., 900 + N−1 using any method known to those skilled in the art. Is deposited. In the second step, the first portion of the first insulating layer 171 is removed by, for example, RIE to leave the second portion 177 of the first insulating layer 171. As a result, a first trench 178 is formed. In a third step, the first trench is filled with a conductive metal to form a first conductive plate 173. The second conductive plate 182 in the second insulating layer 180 can be formed by a method similar to the method of forming the first conductive plate 173. This includes formation of the second trench 179. First conductive plate 173 and second conductive plate 182 are formed of a conductive metal, including, among others, Cu, W, Al, TiN, Ta, or a similar metal. When the first conductive plate 173 or the second conductive plate 182 includes copper, the first conductive plate 173 or the second conductive plate 182 is damascene copper plated into the trench 178 or 179, respectively. Can be formed.
[0056]
In the planar battery 170, a first conductive layer 172 is deposited over the first insulating layer 171, an electrolyte layer 174 is deposited over the first conductive layer 172, and a second conductive layer 176 is deposited over the electrolyte layer 174. Can be formed. The first conductive layer 172 and the second conductive layer 176 can be formed using an appropriate material depending on the function as an anode or a cathode. The electrolyte layer 174 can be formed of Lipon or a material equivalent thereto. The thickness (in the direction of reference numeral 81) of the first conductive layer 172 and the second conductive layer 176 is about 0.1 μm to about 1.3 μm. The thickness (in the direction of reference numeral 81) of the electrolyte layer 174 is from about 0.04 μm to about 0.7 μm.
[0057]
The planar battery 170 may be fabricated using existing patterning and etching techniques, such as RIE, as known to those skilled in the art, to optimize the battery 170 to the desired characteristics, such as shape, such that the planar battery 170 is integrated with the planar battery 170. It is formed so as to fit in or on the circuit. Bates US Pat. No. 5,567,210 includes lithium / Lipon / V Two O Five Performance characteristics related to battery surface area and power are described. Further, by optimizing the shape of the battery 170, the output power of the flat battery 170 can be adapted to the requirements of the application. The output voltage of the battery 170 is controlled by the material of the battery 170 (that is, each material of the first conductive layer 172, the electrolyte layer 174, and the second conductive layer 174) (for example, about 1 to about 1 to about a bias voltage or a reference voltage). A voltage of about 5 volts is supplied).
[0058]
ILD layer 180 can be formed by depositing an interlevel dielectric material, such as sputtered quartz, on second conductive layer 176. The thickness (in the direction of reference numeral 81) of the ILD layer 180 is between about 0.3 μm and about 5 μm. The formation of the surface 311 of the first insulating layer 171 and the surface 312 of the second insulating layer 180 can be performed using any method known to those skilled in the art, for example, the above-described CMP.
[0059]
Battery 170 is an example of the S-type battery described above with reference to FIG.
[0060]
Associating the electrochemical structure 181 of FIG. 14 with the integrated circuit 400 of FIG. 1, the battery 170 is at the wiring level 900 + J, the first conductive layer 173 is at the wiring level 900 + J-1, and the second conductive layer 173 is at the wiring level 900 + J-1. Layer 182 is at wiring level 900 + J + 1. Thus, the first conductive plate 173 and the second conductive plate 182 provide a conductive connection for the battery 170 to other wiring levels electrically connected to at least one electronic device to which the battery 170 is to supply power. Stretched out. For example, the first conductive plate 173 and the second conductive plate 182 are each electrically connected to the FET 410 via the conductive metallization 432 and the conductive metallization 434 of FIG. Similar to conductors 442 and 444 of FIG.
[0061]
15 to 17 are front sectional views of a series-connected battery group according to the embodiment of the present invention. The structure 186 of FIG. 15, the structure 207 of FIG. 16, and the structure 208 of FIG. 17 are different configurations of a battery group that is conductively connected in series. The battery groups of FIGS. 15 to 17 are formed during a BEOL integration step performed during formation of an integrated circuit.
[0062]
FIG. 15 is a front cross-sectional view of an electrochemical structure 186 having a battery 188 and a battery 189 embedded in an insulator 187 in an integrated circuit. Battery 188 and battery 189 are connected in series such that the negative terminal of battery 188 is electrically connected to the positive terminal of battery 189 by conductive interconnects 196, 198, 200. The conductive interconnects 196, 198, 200 can be formed of a conductive metal, including Cu, W, Al, TiN, Ta, or similar metals, among others. Battery 188 and battery 189 may be formed by any of the methods described above (and any of the materials described above) to form battery 38 of FIGS. 2-7, battery 39 of FIGS. 8-13, or battery 170 of FIG. Can be. The conductive plate 194 is in conductive contact with the positive terminal of the battery 188, and the conductive plate 202 is in conductive contact with the negative terminal of the battery 189.
[0063]
Associating the electrochemical structure 186 of FIG. 15 with the integrated circuit 400 of FIG. 1, the battery 188, the battery 189, and the conductive interconnect 198 are at wiring level 900 + J, and the conductive plate 202 and the conductive interconnect 196 are present. Is at interconnect level 900 + J-1, and conductive plate 194 and conductive interconnect 200 are at interconnect level 900 + J + 1. Thus, conductive plate 202 and conductive plate 194 electrically connect the conductive connection of series connected batteries 188, 189 to at least one electronic device to which series connected batteries 188, 189 are to be powered. It has been stretched to the wiring level. For example, conductive plate 202 and conductive plate 194 may each be connected to the above-described conductor 442 of FIG. 1 electrically connected to FET 410 via conductive metallization 432 and conductive metallization 434 of FIG. Similar to conductor 444.
[0064]
FIG. 15 has three wiring levels. Although the batteries 188 and 189 connected in series are at the same wiring level, the battery 188 or the battery 189 may be at the wiring level shown, for example, using at least one conductive interconnect (similar to the conductive interconnect 198). By moving to a lower or higher wiring level, the series connected batteries 188 and 189 can also be relocated to a different wiring level.
[0065]
FIG. 16 is a front cross-sectional view of an electrochemical structure 207 in which the conductive interconnect 198 is replaced by a battery 210 in the electrochemical structure 186 of FIG. The electrochemical structure 207 includes a battery 188, a battery 201, and a battery 189 embedded in an insulator 187 in an integrated circuit. Battery 188, battery 201, and battery 189 have the negative terminal of battery 188 electrically connected to the positive terminal of battery 201 via conductive interconnect 196, and the negative terminal of battery 201 is electrically conductively connected to the positive terminal of battery 189. By being electrically connected at 200, they are connected in series. The conductive interconnects 196, 200 can be formed of a conductive metal, including, inter alia, Cu, W, Al, TiN, Ta, or similar metals. The batteries 188, 201, 189 are formed by any of the methods described above (and any of the materials described above) for forming the battery 38 of FIGS. 2-7, the battery 39 of FIGS. 8-13, or the battery 170 of FIG. be able to. The conductive plate 194 is in conductive contact with the positive terminal of the battery 188, and the conductive plate 202 is in conductive contact with the negative terminal of the battery 189.
[0066]
Associating the electrochemical structure 207 of FIG. 16 with the integrated circuit 400 of FIG. 1, the batteries 188, 201, 189 are at wiring level 900 + J, and the conductive plate 202 and conductive interconnect 196 are at wiring level 900 + J-1. And conductive plate 194 and conductive interconnect 200 are at interconnect level 900 + J + 1. Thus, conductive plate 202 and conductive plate 194 connect the conductive connection of series connected batteries 188, 201, 189 to at least one electronic device to which series connected batteries 188, 201, 189 are to supply power. It extends to other wiring levels that are electrically connected. For example, conductive plate 202 and conductive plate 194 may each be connected to the above-described conductor 442 of FIG. 1 electrically connected to FET 410 via conductive metallization 432 and conductive metallization 434 of FIG. Similar to conductor 444.
[0067]
FIG. 16 has three wiring levels. The series-connected cells 188, 201, 189 are at the same wiring level, but, for example, using at least one conductive interconnect (similar to the conductive interconnect 198), for example, the cells 188, 201, and / or By moving the battery 189 to a wiring level below or above the wiring level shown, the batteries 188, 201, 189 connected in series can also be relocated to a different wiring level. In general, the batteries 188, 201, 189 connected in series may all be at the same wiring level as shown in FIG. 16, or each may be at a different wiring level, or two of the three batteries described above. At the same wiring level, and the third (or remaining) battery can be at a different wiring level.
[0068]
FIG. 17 is a front cross-sectional view of an electrochemical structure 208 including a battery 214, a battery 216, and a battery 218 embedded in an insulator 209 in an integrated circuit. Battery 214, battery 216, and battery 218 are directly connected in series (by contact) without intervening conductive interconnects as shown. Battery 214, battery 216, and battery 218 may be any of the methods described above (and any materials described above) for forming battery 38 of FIGS. 2-7, battery 39 of FIGS. 8-13, or battery 170 of FIG. Can be formed. T-shaped conductive contact 210 is in conductive contact with the positive terminal of battery 214, and H-shaped conductive contact 220 is in conductive contact with the negative terminal of battery 218.
[0069]
Associating the electrochemical structure 208 of FIG. 17 with the integrated circuit 400 of FIG. 1, the batteries 214, 216, 218 are at interconnect level 900 + J and the H-shaped conductive contacts 220 are at interconnect level 900 + J-1. , T-shaped conductive contact 210 is at wiring level 900 + J + 1. Therefore, the H-shaped conductive contact 220 and the T-shaped conductive contact 210 should supply the conductive connection of the series-connected batteries 214, 216, 218, and the series-connected batteries 214, 216, 218 should supply power. It extends to other wiring levels that are electrically connected to at least one electronic device. For example, the H-shaped conductive contact 220 and the T-shaped conductive contact 210 are respectively electrically connected to the FET 410 via the conductive metallization 432 and the conductive metallization 434 of FIG. Similar to conductors 442 and 444 of FIG.
[0070]
The components 221, 222, and 223 of the H-shaped conductive contacts 220 can be formed at different wiring levels. To assign to different wiring levels, components 221, 222 and 223 are assigned to a single wiring level, or components 221 and 222 are assigned to a first wiring level and component 223 is assigned to a second wiring level. Or the component 221 is assigned to the first wiring level, the component 222 is assigned to the second wiring level, and the component 223 is assigned to the third wiring level.
[0071]
The series connection composed of the batteries 218, 216, and 214 in FIG. 17 can be realized by connecting the U-type batteries in series according to the procedures shown in FIGS. To be clear, first, the first conductive layer 110 is named a first conductive layer. 13, in the first step, a first conductive layer (which functions as a first polarity, for example, a positive electrode) is deposited on the ILD layer 90 so as to conform to the underlying shape. In the second step, the electrolyte layer 121 is deposited on the first conductive layer faithfully in the shape of the base. Thus, a trench is formed in the electrolyte layer 121. In the third step, the second conductive layer () is deposited in the trench defined by the electrolyte layer 121 so as to conform to the underlying shape, and includes the first conductive layer, the electrolyte layer 121, and the second conductive layer. To form a first U-shaped battery. It should be noted that each deposition faithful to the underlying shape forms a trench in the deposited layer faithful to the underlying shape as described above for the electrolyte layer 121. To form a second U-type battery in series with the first U-type battery, the following three steps are performed. That is, a third conductive layer (which functions as an electrode of the first polarity) is deposited on the second conductive layer faithfully in the base shape, and a fourth conductive layer (which is formed on the third conductive layer) is formed on the third conductive layer. Function as an electrode of the second polarity) faithfully depositing on the underlying shape. Therefore, the second U-type battery includes a third conductive layer, a second electrolyte layer, and a fourth conductive layer. The three-step process described above can be repeated as many times as necessary. By repeating each of the above three steps, a new U-shaped battery is formed in series with the U-shaped battery previously formed. The last step of forming the U-shaped battery is a step of depositing the underlying shape faithfully. The trench of the electrolyte layer which was finally faithfully deposited in the underlying shape is formed of a conductive material by using a conductive material in FIG. Filling the third trench can be replaced by a filling step by a method similar to the method of forming the second conductive layer 135 in FIG.
[0072]
FIGS. 15, 16, and 17 show two batteries, three batteries, and three batteries connected in series in an integrated circuit, respectively. Any number of batteries are included.
[0073]
FIG. 18 is a front sectional view of an electrochemical structure 240 including a battery 242 and a battery 244 embedded in an insulator 249 in an integrated circuit. Battery 242 and battery 244 are connected in parallel. That is, as shown, the negative terminals of batteries 242, 244 are conductively connected to conductive plate 248, and the positive terminals of batteries 242, 244 are conductively connected to conductive plate 246.
[0074]
Associating the electrochemical structure 240 of FIG. 18 with the integrated circuit 400 of FIG. 1, the batteries 242 and 244 are at wiring level 900 + J, the conductive plate 248 is at wiring level 900 + J-1, and the conductive plate 246 exists at the wiring level 900 + J + 1. Thus, conductive plate 248 and conductive plate 246 electrically connect the conductive connection of batteries 242, 244 connected in parallel to at least one electronic device to which batteries 242, 244 connected in parallel are to be powered. Stretched to other wiring levels. For example, conductive plate 248 and conductive plate 246 may be respectively connected to conductive layer 432 and conductive metallization 434 of FIG. And conductor 444.
[0075]
The electrochemical structure 240 of FIG. 18 with the batteries connected in parallel can also be provided within a single wiring level, such as wiring level 900 + J of FIG.
[0076]
Although FIG. 18 shows two batteries connected in parallel in the integrated circuit, the present invention includes any number of batteries connected in parallel in the integrated circuit.
[Industrial applicability]
[0077]
According to the present invention, since a battery can be formed in an integrated circuit, it is possible to supply a non-standard bias voltage and a non-standard reference voltage according to specific requirements of a specific integrated circuit. The present invention also eliminates the need for extra wiring levels and the need for an external voltage source that requires a large size and volume to supply voltage to an integrated circuit that requires only low power input.
[Brief description of the drawings]
[0078]
FIG. 1 is a front cross-sectional view of an integrated circuit with a battery and conductive metallization, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front cross-sectional view of a first electrochemical structure including a substrate and a first conductive layer provided in the substrate, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 (a) Depositing an etch stop layer and a first interlevel dielectric (ILD) layer on the substrate of FIG. 2 and forming a trench in the first ILD layer and the etch stop layer. FIG. 5 is a diagram after the first portion of the first conductive layer is exposed. (B) A diffusion barrier formed by forming the etch stop layer of FIG. 3A on the surface of the first ILD layer, the first and second walls of the second trench, and the surface of the first conductive layer. It is the figure replaced by the film.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which an electrolyte layer is faithfully formed on the wall of the second trench and the first portion of the first conductive layer in FIG. FIG. 11 is a view after the third trench is filled with a second conductive material after being obtained.
FIG. 5 is a diagram after the surface of the first ILD layer of FIG. 4 is flattened to remove an extra electrolyte material and an extra second conductive material of the electrolyte layer.
FIG. 6 forms a second ILD layer and a third ILD layer on the surface of the first ILD layer of FIG. 5, and forms interconnect vias and contact holes in the third ILD layer and the second ILD layer; It is a figure after each hole was formed.
FIG. 7 illustrates the interconnect vias and contact holes of FIG. 6 after filling with a third conductive material and removing excess third conductive material by planarization.
FIG. 8 is a front cross-sectional view of a second electrochemical structure with a first conductive plate provided in an insulating layer, according to an embodiment of the present invention.
9 forms an etch stop layer on the insulating layer of FIG. 8, forms a first interlevel dielectric (ILD) layer on the etch stop layer, and forms a first ILD layer and an etch stop layer. FIG. 5 is a view after exposing a portion of the first conductive plate by forming a first trench in FIG.
10 shows a first conductive layer formed on the first wall and the second wall of the first trench of FIG. 9 and the above-mentioned portion of the first conductive plate, the first conductive layer being faithfully conforming to the underlying shape; FIG. 7 is a view after a second trench is obtained in the conductive layer of FIG.
FIG. 11 shows a third trench formed in the electrolyte layer by forming an electrolyte layer on the first, second, and bottom walls of the second trench of FIG. It is a figure after.
FIG. 12 is a view after filling a third trench of FIG. 11 with a second conductive material;
FIG. 13 is a plan view of the surface of the first ILD layer of FIG. 12 to remove the second conductive material, the electrolyte layer, and the portion of the first conductive material, and to remove the conductive portion in the remaining portion of the second conductive material. It is a figure after forming a contact.
FIG. 14 is a front cross-sectional view of a planar battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a front cross-sectional view of two batteries connected in series, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a front cross-sectional view of three batteries connected in series, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a front cross-sectional view of three batteries connected in series according to an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a front cross-sectional view of three batteries connected in parallel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a view after rotating the battery in FIG. 1 by 90 degrees and adjusting the size of the conductive metallization to fit the rotated battery.
FIG. 20 (a) shows an electrolyte of a U-type battery according to an embodiment of the present invention. (B) It is a figure which shows the U type battery provided with the electrolyte of FIG.20 (a). FIG. 21 (c) is a diagram showing the U-type battery of FIG. 20 (b) after adding an extension.
FIG. 21 is a view showing an S-type battery according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0079]
1 First electrochemical substrate
2 Substrate
3 First trench
4 Surface
5 directions
8 First conductive layer
9 Etch stop layer
10 First ILD layer
12 remaining parts
13 Second trench
15 Second part
17 First part
32 1st wall
34 Second wall
36 surface
38 batteries
41 Electrolyte layer
44 Third Trench
48 First Part
49 Second conductive layer
50 First part
53 Second Part
55 Remaining part
57 surface
58 Second ILD Layer
60 Third ILD layer
62 Remaining part
63 First Mask Layer
64 interface
65 Interconnect Via
71 Electrochemical structure
72 Contact holes or vias
75 Insulation material
82 surface
84 insulating layer
85 Second conductive plug or contact
88 first conductive plate
89 Etch Stop Layer
90 ILD layer
93 First trench
102 First wall
105 Second wall
110 first conductive layer
115 Second trench
121 electrolyte layer
122 First wall
123 Third Trench
124 Second wall
135 second conductive layer
152 Remaining part
165 conductive contact
170 batteries
171 First insulating layer
172 first conductive layer
173 First conductive plate
174 electrolyte layer
176 second conductive layer
178 First Trench
179 Second Trench
180 second insulating layer
181 Electrochemical structure
182 second conductive plate
186 structure
187 insulator
188 battery
189 batteries
194 conductive plate
196 conductive interconnect
198 conductive interconnect
200 conductive interconnect
201 Battery
202 conductive plate
207 Structure
208 Structure
209 Insulator
210 Conductive contact
214 batteries
216 Battery
218 batteries
220 conductive contacts
221 components
222 component
223 component
240 electrochemical structure
242 battery
244 batteries
246 conductive plate
248 conductive plate
249 insulation
311 surface
312 surface
400 integrated circuit
402 Bulk semiconductor wafer
410 Field Effect Transistor (FET)
411 Source / Drain
412 source / drain
413 channels
414 gate
415 Gate insulating film
418 Insulating spacer
420 batteries
422 negative terminal
424 positive terminal
432 Conductive Metallization
434 Conductive Metallization
442 electric conductor
444 electrical conductor
600 electrolyte
602 base
604 arm
606 arm
620 hollow electrode
624 extension
626 Extension
650 U-type battery
670 U-type battery
680 S type battery
682 electrodes
684 electrolyte
686 electrodes
900 Electronic device layer
900 + J-1 wiring level
900 + J wiring level
900 + J + 1 wiring level
900 + N wiring level

Claims (30)

半導体ウェーハ(402)と、
少なくとも1つの電子デバイス(410)を含み前記半導体ウェーハ上に形成された電子デバイス層(900)と、
第1の導電性メタライゼーション(432、442)および第2の導電性メタライゼーション(444、434)を備え前記電子デバイス層上に形成された複数の配線レベル(901、・・・、900+N)と、
前記配線レベル内に形成された少なくとも1つの電池(420)と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させ、前記第2の導電性メタライゼーションが前記電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させている
集積回路。
A semiconductor wafer (402);
An electronic device layer (900) including at least one electronic device (410) and formed on the semiconductor wafer;
A plurality of wiring levels (901,..., 900 + N) formed on the electronic device layer comprising a first conductive metallization (432, 442) and a second conductive metallization (444, 434); ,
At least one battery (420) formed in said wiring level;
The first conductive metallization electrically conductively connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device, and the second conductive metallization connects a second electrode of the battery. An integrated circuit conductively connected to said at least one electronic device.
前記配線レベルおよび前記少なくとも1つの電池が前記集積回路のBEOL(Back-End-Of-Line)統合中に形成されている、
請求項1に記載の集積回路。
The wiring level and the at least one battery are formed during BEOL (Back-End-Of-Line) integration of the integrated circuit;
The integrated circuit according to claim 1.
前記少なくとも1つの電池が直列接続された複数の電池のうちの1つである、
請求項1に記載の集積回路。
The at least one battery is one of a plurality of batteries connected in series;
The integrated circuit according to claim 1.
前記直列接続された複数の電池が直列接続された複数のU型電池から成る、
請求項3に記載の集積回路。
The plurality of batteries connected in series comprises a plurality of U-shaped batteries connected in series,
An integrated circuit according to claim 3.
前記複数の電池の各対の間が導電性相互接続によって互いに導電的に接続されている、
請求項3に記載の集積回路。
Wherein each pair of the plurality of cells is conductively connected to each other by a conductive interconnect;
An integrated circuit according to claim 3.
前記複数の電池が互いに直接に接続されている、
請求項3に記載の集積回路。
The plurality of batteries are directly connected to each other,
An integrated circuit according to claim 3.
前記少なくとも1つの電池が並列接続された複数の電池のうちの1つである、
請求項1に記載の集積回路。
The at least one battery is one of a plurality of batteries connected in parallel;
The integrated circuit according to claim 1.
前記第1の導電性メタライゼーションが前記第1の電極に導電的に接触している第1の導体を備えており、
前記第2の導電性メタライゼーションが前記第2の電極に導電的に接触している第2の導体を備えており、
第1の導体および第2の導体の双方が前記電池を形成している前記配線レベルの内部に存在する、
請求項1に記載の集積回路。
The first conductive metallization comprises a first conductor in conductive contact with the first electrode;
The second conductive metallization comprises a second conductor in conductive contact with the second electrode;
Both a first conductor and a second conductor are inside the wiring level forming the battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記第1の導電性メタライゼーションが前記第1の電極に導電的に接触している第1の導体を備えており、
前記第2の導電性メタライゼーションが前記第2の電極に導電的に接触している第2の導体を備えており、
第1の導体および第2の導体の双方が前記電池を形成している前記配線レベルの外部に存在する、
請求項1に記載の集積回路。
The first conductive metallization comprises a first conductor in conductive contact with the first electrode;
The second conductive metallization comprises a second conductor in conductive contact with the second electrode;
Both the first conductor and the second conductor are outside the wiring level forming the battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記少なくとも1つの電池がリチウム、リチウム化酸化バナジウム(Li825 )、AgI、Ag、およびZnから成る群から選択されたアノード材料と、V25 、LiMn24 、LiCoO2 、Sn、Pb、およびAgから成る群から選択されたカソード材料とを含み、
前記第1の電池の電解質がリチウム・リン・オキシナイトライドを含んでいる、
請求項1〜9のうちの1項に記載の集積回路。
Wherein said at least one battery is a lithium, lithiated vanadium oxide (Li 8 V 2 O 5) , AgI, Ag, and an anode material selected from the group consisting of Zn, V 2 O 5, LiMn 2 O 4, LiCoO 2 , Sn, Pb, and a cathode material selected from the group consisting of Ag;
Wherein the electrolyte of the first battery comprises lithium phosphorus oxynitride;
The integrated circuit according to claim 1.
前記少なくとも1つの電池が1個のU型電池を含んでいる、
請求項1に記載の集積回路。
The at least one battery includes one U-shaped battery;
The integrated circuit according to claim 1.
前記少なくとも1つの電池が1個のS型電池を含んでいる、
請求項1に記載の集積回路。
The at least one battery includes one S-type battery;
The integrated circuit according to claim 1.
半導体ウェーハ(402)を準備する工程と、
前記半導体ウェーハ上に少なくとも1つの電子デバイスを含む電子デバイス層(900)を形成する工程と、
前記電子デバイス層上に複数の配線レベル(901、・・・、900+N)を形成する工程と、
前記複数の配線レベル内に第1の導電性メタライゼーション(432、442)および第2の導電性メタライゼーション(434、444)を形成する工程と、
前記複数の配線レベル内に少なくとも1つの電池を形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第1の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させ、前記第2の導電性メタライゼーションが前記少なくとも1つの電池の第2の電極を前記少なくとも1つの電子デバイスに導電的に接続させている、
集積回路を形成する方法。
Preparing a semiconductor wafer (402);
Forming an electronic device layer (900) including at least one electronic device on the semiconductor wafer;
Forming a plurality of wiring levels (901,..., 900 + N) on the electronic device layer;
Forming a first conductive metallization (432, 442) and a second conductive metallization (434, 444) in the plurality of wiring levels;
Forming at least one battery in the plurality of interconnect levels;
The first conductive metallization electrically connects a first electrode of the at least one battery to the at least one electronic device, and the second conductive metallization includes a second electrode of the at least one battery. Are electrically conductively connected to the at least one electronic device;
A method for forming an integrated circuit.
前記少なくとも1つの電池を形成する工程が、
第1の配線レベルに、露出した絶縁層を形成し、前記絶縁層中に、露出した第1の導電層を形成する工程と、
前記露出した第1の導電層および前記露出した絶縁層の上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記第1の導電層の一部を露出させている、前記ILD層の一部を除去することにより、前記ILD層内に第1のトレンチを形成する工程と、
前記ILD層および前記第1のトレンチの側壁の上、ならびに前記第1の導電層上の前記第1のトレンチの内に電解質層を下地形状に忠実に堆積し、前記電解質層で画定された第2のトレンチを形成する工程と、
前記第2のトレンチ内および前記電解質層上に第2の導電材料をこの第2の導電材料が前記第2のトレンチを過充填するように堆積する工程と、
前記電解質層および前記第2の導電材料の表面部分を研磨除去して前記電解質層および前記第2の導電材料の平坦化した表面を得たのち、前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電材料を第2の電極とするU型電池を形成する工程と
を備えている、
請求項13に記載の方法。
Forming the at least one battery comprises:
Forming an exposed insulating layer at a first wiring level, and forming an exposed first conductive layer in the insulating layer;
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer;
Forming a first trench in the ILD layer by removing a portion of the ILD layer exposing a portion of the first conductive layer;
An electrolyte layer is deposited on the ILD layer and the sidewalls of the first trench, and in the first trench on the first conductive layer, faithfully in an underlying shape, and an electrolyte layer defined by the electrolyte layer. Forming two trenches;
Depositing a second conductive material in the second trench and on the electrolyte layer such that the second conductive material overfills the second trench;
After the surface portions of the electrolyte layer and the second conductive material are polished and removed to obtain flat surfaces of the electrolyte layer and the second conductive material, the first conductive layer is used as a first electrode. Forming a U-type battery using the electrolyte layer as an electrolyte and using the second conductive material as a second electrode.
The method according to claim 13.
前記露出した第1の導電層および前記露出した絶縁層の上にILD層を形成する工程が、
前記露出した第1の導電層および前記露出した絶縁層の上にエッチ・ストップ層を形成し、このエッチ・ストップ層上に前記ILD層を形成する工程
を備え、
前記第1のILD層内に第1のトレンチを形成する工程が、さらに、
前記エッチ・ストップ層の一部を除去して前記第1の導電層の前記部分を露出させる工程
を備えている、
請求項14に記載の方法。
Forming an ILD layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer;
Forming an etch stop layer on the exposed first conductive layer and the exposed insulating layer, and forming the ILD layer on the etch stop layer;
The step of forming a first trench in the first ILD layer further comprises:
Removing a portion of the etch stop layer to expose the portion of the first conductive layer,
The method according to claim 14.
第1のトレンチを形成する工程のあとに、さらに、
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電層の前記露出した部分上に導電性の拡散障壁膜を下地形状に忠実に堆積する工程
を備え、
下地形状に忠実に電解質層を堆積する工程が、
前記拡散障壁層上に前記電解質層を堆積する工程
を含んでいる、
請求項14に記載の方法。
After the step of forming the first trench,
Depositing a conductive diffusion barrier film on the ILD layer, on sidewalls of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive layer, faithfully in an underlying shape;
The process of depositing the electrolyte layer faithfully in the base shape,
Depositing the electrolyte layer on the diffusion barrier layer,
The method according to claim 14.
第1のトレンチを形成する工程のあとに、さらに、
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電層の前記露出した部分上に拡散障壁膜を堆積する工程と、
前記第1の導電層の前記露出した部分上に存在する前記拡散障壁膜を除去する工程と
を備え、
下地形状に忠実に電解質層を堆積する工程が、
前記拡散障壁膜上、および前記第1の導電層上の前記第1のトレンチ内に前記電解質層を堆積する工程
を含んでいる、
請求項14に記載の方法。
After the step of forming the first trench,
Depositing a diffusion barrier film on the ILD layer, on sidewalls of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive layer;
Removing the diffusion barrier film present on the exposed portion of the first conductive layer,
The process of depositing the electrolyte layer faithfully in the base shape,
Depositing the electrolyte layer in the first trench on the diffusion barrier film and on the first conductive layer,
The method according to claim 14.
前記第1の導電性メタライゼーションおよび前記第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
平坦化した表面に複合ILD層を形成する工程と、
前記複合ILD層内に複合トレンチを形成して前記第2の導電材料の一部を露出させる工程と、
前記複合トレンチを前記第2の導電材料と導電的に接続する第3の導電材料で過充填する工程と、
前記第3の導電材料の表面部分を研磨除去して前記第3の導電材料の表面を平坦化し、前記第3の導電材料から成る導電性コンタクトを形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションまたは前記第2の導電性メタライゼーションが前記導電性コンタクトを含んでいる、
請求項14に記載の方法。
Forming the first conductive metallization and the second conductive metallization,
Forming a composite ILD layer on the planarized surface;
Forming a composite trench in the composite ILD layer to expose a portion of the second conductive material;
Overfilling the composite trench with a third conductive material that is conductively connected to the second conductive material;
Polishing the surface portion of the third conductive material to flatten the surface of the third conductive material to form a conductive contact made of the third conductive material;
The first conductive metallization or the second conductive metallization includes the conductive contact;
The method according to claim 14.
前記少なくとも1つの電池を形成する工程が第1の電池を形成する工程を備え、
第1の電池を形成るす工程、第1の導電性メタライゼーションを形成する工程、および第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
第1の配線レベル内に露出した絶縁層を形成し、この絶縁層内に、露出した導電性プレートを形成する工程と、
前記露出した導電性プレートおよび前記露出した絶縁層の上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記ILD層の一部を除去することにより前記ILD内に第1のトレンチを形成して、前記第1の導電性プレートの一部を露出させる工程と、
前記ILD層上、前記第1のトレンチの側壁上、および前記第1の導電性プレートの前記露出した部分上に第1の導電層を下地形状に忠実に堆積して前記第1の導電層によって画定された第2のトレンチを形成する工程と、
前記第1の導電層上に電解質層を堆積して前記電解質層によって画定された第3のトレンチを形成する工程と、
前記第3のトレンチ内および前記電解質層上に第2の導電材料を堆積して前記第3のトレンチを第2の導電材料で過充填する工程と、
前記第2の導電材料、前記電解質層、および前記第1の導電層の表面部分を研磨除去して前記第2の導電材料を含む平坦化表面を形成する工程と
を備え、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記導電性プレートを含み、
前記第2の導電性メタライゼーションが前記導電性コンタクトを含み、
前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電材料を第2の電極として二重拡張部付きU型電池を形成する、
請求項13に記載の方法。
Forming the at least one battery comprises forming a first battery;
Forming a first battery, forming a first conductive metallization, and forming a second conductive metallization,
Forming an exposed insulating layer in the first wiring level and forming an exposed conductive plate in the insulating layer;
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the exposed conductive plate and the exposed insulating layer;
Forming a first trench in the ILD by removing a portion of the ILD layer to expose a portion of the first conductive plate;
A first conductive layer is deposited on the ILD layer, on the side wall of the first trench, and on the exposed portion of the first conductive plate so as to adhere to an underlying shape, and is formed by the first conductive layer. Forming a defined second trench;
Depositing an electrolyte layer on the first conductive layer to form a third trench defined by the electrolyte layer;
Depositing a second conductive material in the third trench and on the electrolyte layer to overfill the third trench with a second conductive material;
Polishing the surface portion of the second conductive material, the electrolyte layer, and the first conductive layer to form a planarized surface including the second conductive material,
The first conductive metallization includes the conductive plate;
The second conductive metallization includes the conductive contact;
Forming a U-shaped battery with a double extension using the first conductive layer as a first electrode, the electrolyte layer as an electrolyte, and the second conductive material as a second electrode;
The method according to claim 13.
前記第1の配線レベル内に、露出した絶縁層を形成し、前記誘電体層内に、露出した導電性プレートを形成する工程が、
前記露出した第1の導電性プレートおよび前記露出した絶縁層の上にエッチ・ストップ層を形成し、前記エッチ・ストップ層上に前記ILD層を形成する工程を備え、
前記ILD層内に第1のトレンチを形成する工程が、さらに、
前記エッチ・ストップ層の一部を除去して前記第1の導電性プレートの前記部分を露出させる工程
を備えている、
請求項19に記載の方法。
Forming an exposed insulating layer in the first wiring level and forming an exposed conductive plate in the dielectric layer;
Forming an etch stop layer on the exposed first conductive plate and the exposed insulating layer, and forming the ILD layer on the etch stop layer;
The step of forming a first trench in the ILD layer further comprises:
Removing a portion of the etch stop layer to expose the portion of the first conductive plate.
The method according to claim 19.
前記少なくとも1つの電池を形成する工程が、
第1の電池を形成する工程
を含み、
第1の電池を形成する工程、第1の導電性メタライゼーションを形成する工程、および第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
第1の配線レベル内に、露出した絶縁層を形成し、前記誘電体内に、露出した第1の導電性プレートを形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記第1の導電性プレートに導電的に接触した第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に、電解質材料を含む電解質層を形成する工程と、
前記電解質層上に第2の導電層を形成する工程
を備え、
前記第2の導電層が第2の導電材料を含み、
前記第1の導電性メタライゼーションが前記第1の導電性プレートを含み、
前記第1の導電層を第1の電極とし、前記電解質層を電解質とし、前記第2の導電層を第2の電極としてS型電池を形成する、
請求項13に記載の方法。
Forming the at least one battery comprises:
Forming a first battery,
Forming a first battery, forming a first conductive metallization, and forming a second conductive metallization,
Forming an exposed insulating layer in a first interconnect level and forming an exposed first conductive plate in the dielectric;
Forming a first conductive layer on the insulating layer, the first conductive layer being in conductive contact with the first conductive plate;
Forming an electrolyte layer containing an electrolyte material on the first conductive layer;
Forming a second conductive layer on the electrolyte layer,
The second conductive layer includes a second conductive material;
The first conductive metallization includes the first conductive plate;
Forming an S-type battery using the first conductive layer as a first electrode, the electrolyte layer as an electrolyte, and the second conductive layer as a second electrode;
The method according to claim 13.
さらに、
前記第2の導電層上にレベル間誘電体(ILD)層を形成する工程と、
前記ILD層の一部を除去することにより前記ILD層内にトレンチを形成して前記第2の導電層の一部を露出させる工程と、
前記トレンチを第3の導電材料で過充填する工程と、
前記第3の導電材料の表面を研磨除去して前記ILD層および前記第3の導電材料の表面を平坦化する工程と
を備え、
前記平坦化した表面に第3の導電材料から成る第2の導電性プレートが形成されており、
前記第2の導電性プレートは前記第2の導電層に導電的に接触しており、
前記第2の導電性メタライゼーションは前記第2の導電性プレートを含んでいる、
請求項21に記載の方法。
further,
Forming an interlevel dielectric (ILD) layer on the second conductive layer;
Removing a portion of the ILD layer to form a trench in the ILD layer to expose a portion of the second conductive layer;
Overfilling the trench with a third conductive material;
Polishing the surface of the third conductive material to flatten the surfaces of the ILD layer and the third conductive material,
A second conductive plate made of a third conductive material is formed on the flattened surface;
The second conductive plate is in conductive contact with the second conductive layer;
The second conductive metallization includes the second conductive plate;
A method according to claim 21.
少なくとも1つの電池を含む直列接続した複数の電池を形成する工程を含む、
請求項13に記載の方法。
Forming a plurality of batteries connected in series including at least one battery.
The method according to claim 13.
各導電性相互接続によって前記複数の電池を導電的に接続する工程を含む、
請求項23に記載の方法。
Electrically conductively connecting said plurality of cells by each conductive interconnect.
A method according to claim 23.
前記複数の電池を互いに直接に導電的に接続する工程を含む、
請求項23に記載の方法。
Including a step of electrically conductively connecting the plurality of batteries directly to each other,
A method according to claim 23.
少なくとも1つの電池を含む並列接続した複数の電池を形成する工程を含む、
請求項13に記載の方法。
Forming a plurality of batteries connected in parallel including at least one battery.
The method according to claim 13.
第1の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第1の電極に導電的に接触している第1の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第2の電極に導電的に接触している第2の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトが、前記電池を形成している前記配線レベルの内部に存在する、
請求項13に記載の方法。
Forming a first conductive metallization,
Forming a first conductive contact in conductive contact with the first electrode,
Forming a second conductive metallization,
Forming a second conductive contact in conductive contact with the second electrode,
The first conductive contact and the second conductive contact are inside the interconnect level forming the battery;
The method according to claim 13.
第1の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第1の電極に導電的に接触している第1の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
第2の導電性メタライゼーションを形成する工程が、
前記第2の電極に導電的に接触している第2の導電性コンタクトを形成する工程
を含み、
前記第1の導電性コンタクトおよび前記第2の導電性コンタクトが、前記電池を形成している前記配線レベルの外部に存在する、
請求項13に記載の方法。
Forming a first conductive metallization,
Forming a first conductive contact in conductive contact with the first electrode,
Forming a second conductive metallization,
Forming a second conductive contact in conductive contact with the second electrode,
The first conductive contact and the second conductive contact are external to the interconnect level forming the battery;
The method according to claim 13.
前記少なくとも1つの電池を形成する工程が、
リチウム、リチウム化酸化バナジウム(Li825 )、AgI、Ag、およびZnから成る群から選択されたアノード材料で前記電池のアノードを形成する工程と、
25 、LiMn24 、LiCoO2 、Sn、Pb、およびAgから成る群から選択されたカソード材料で前記電池のカソードを形成する工程と
を備え、
前記電池の電解質がリチウム・リン・オキシナイトライドを含んでいる、
請求項13〜28のうちの1項に記載の方法。
Forming the at least one battery comprises:
Forming an anode of the battery with an anode material selected from the group consisting of lithium, lithiated vanadium oxide (Li 8 V 2 O 5 ), AgI, Ag, and Zn;
Forming a cathode of the battery with a cathode material selected from the group consisting of V 2 O 5 , LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , Sn, Pb, and Ag;
Wherein the electrolyte of the battery comprises lithium phosphorus oxynitride,
29. The method according to one of claims 13 to 28.
電子デバイス層を形成する前記工程が、
集積回路のFEOL処理の間に前記電子デバイス層を形成する工程
を含んでおり、
前記複数の配線レベルを形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記配線レベルを形成する工程
を含んでおり、
第1の導電性メタライゼーションおよび第2の導電性メタライゼーションを形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記第1の導電性メタライゼーションおよび前記第2の導電性メタライゼーションを形成する工程
を含んでおり、
少なくとも1つの電池を形成する前記工程が、
集積回路のBEOL統合の間に前記少なくとも1つの電池を形成する工程
を含んでいる、
請求項13に記載の方法。
The step of forming an electronic device layer,
Forming the electronic device layer during FEOL processing of an integrated circuit,
The step of forming the plurality of wiring levels includes:
Forming the interconnect level during BEOL integration of an integrated circuit,
The step of forming a first conductive metallization and a second conductive metallization comprises:
Forming the first conductive metallization and the second conductive metallization during BEOL integration of an integrated circuit,
The step of forming at least one battery includes:
Forming the at least one battery during BEOL integration of an integrated circuit,
The method according to claim 13.
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